Antes de empezar

Un recorrido del recurso a la fabricación

El libro reúne fundamentos, servicio energético, equipos y fabricación. Los parques solares se estudian por producción y emplazamiento; las instalaciones aisladas, por autonomía; el alumbrado, por horario y suministro; los seguidores, por captación y mecánica; las turbinas, por caudal y salto. Reguladores, inversores y controles enlazan esos recursos con las cargas. Las fotografías muestran etapas reales de desarrollo y las fichas concretas se distinguen de los principios generales.

La edición extensa añade una parte de catorce capítulos de equipos Solener, lecturas técnicas comentadas del manual original y nuevos dibujos. El lector puede seguir el recorrido general y volver después al equipo o aplicación que necesita estudiar. La documentación de archivo se identifica junto a su comentario para conservar el contexto de cada versión.

Una casa necesita luz, agua caliente y una temperatura agradable. Un cultivo puede necesitar agua de riego lejos de la red eléctrica. Aunque ambos aprovechen el sol, no requieren la misma instalación. Este libro parte de esas necesidades y explica cómo convertir los recursos disponibles en servicios útiles, con cuentas que el lector puede repetir.

El recorrido empieza por las unidades y el ahorro de energía. Después se ocupa del calor, la electricidad y el almacenamiento. La fotovoltaica recibe más espacio porque es el núcleo de los apuntes de Solener; junto a ella se estudian la eólica, la solar térmica, las bombas de calor, la hidráulica y los combustibles de origen biológico. Los proyectos del final reúnen estas ideas en una vivienda, un sistema de bombeo y una instalación de agua caliente.

El libro utiliza redacción e ilustraciones nuevas. Los materiales Plansolener, el curso de Jaén, el guion de siete módulos, las prácticas, el archivo energia_solar_varios y los manuales de Luque y Hegedus y de Kalogirou sirven como referencias de contenido y profundidad. Los datos de mercado, ayudas y requisitos históricos se identifican como tales; la actualización se apoya en fuentes oficiales consultadas el 17 de septiembre de 2026. No se reproduce la composición ni se traducen capítulos completos de los manuales.

Cómo estudiar este libro

Los capítulos 1 a 3 construyen una base sobre energía, tecnologías y demanda. Los capítulos 4 a 8 introducen calor y otros recursos, almacenamiento y redes. Los capítulos 9 a 33 desarrollan electricidad solar, equipos, aplicaciones y decisiones de proyecto. Los capítulos 34 a 41 conservan y amplían el guion práctico del curso. Los capítulos 42 a 48 profundizan en física, tecnologías actuales, estimaciones solares, balances temporales y proyectos integradores.

Para electricidad solar, comience por los capítulos 1, 2, 10 y 11. Para agua caliente, utilice 4, 5 y 46; para vivienda, 3, 8, 45, 47 y 48. El guion enlaza los siete módulos originales con esta edición.

Los ejemplos permiten seguir las operaciones paso a paso. Al terminar, conviene repetirlos cambiando un dato y observar qué ocurre. Las fórmulas, las fichas de trabajo y las soluciones de los ejercicios están reunidas en los anexos. El capítulo 49 incorpora los precios consultados para esta edición y explica cómo utilizarlos en una comparación económica.

Datos, ejemplos y alcance

Los ejemplos utilizan hipótesis didácticas salvo que se indique una fuente. Para un proyecto real se sustituyen por datos del emplazamiento, demanda y equipos, con sus verificaciones. Las figuras explican principios y no son planos de obra.

Los cálculos distinguen electricidad y calor, energía nominal y utilizable, entrada y salida, año e intervalo. Las prácticas utilizan bancos adecuados; la intervención en instalaciones requiere medios y competencia acordes con la tarea.

1. Energía, potencia y servicios útiles

Empezar por lo que necesitamos

Necesitamos luz para leer, agua a una temperatura adecuada, un motor que mueva una bomba o una habitación confortable. La energía es el medio que permite prestar esos servicios. Describir primero el servicio evita un error frecuente: comprar una tecnología y después intentar encontrarle utilidad. Una vivienda que necesita agua caliente y una explotación que necesita bombear agua pueden tener consumos eléctricos parecidos y requerir soluciones completamente diferentes.

La energía se conserva, pero cambia de forma y se dispersa. Una resistencia convierte electricidad en calor; un motor convierte parte de la electricidad en trabajo mecánico; un generador convierte trabajo mecánico en electricidad. En cada transformación hay energía que deja de ser útil para el propósito elegido. Esa energía no desaparece: puede terminar calentando equipos, conductores o el ambiente.

La potencia indica la rapidez de una transferencia de energía. Un kilovatio hora es la energía asociada a un kilovatio durante una hora. El kilovatio hora no es un kilovatio por hora. Para una potencia constante, E = P × t. Para una potencia variable se suman intervalos o se integra la curva. La factura suele expresar energía; la potencia contratada o nominal expresa una capacidad de entrega instantánea.

Recurso, fuente, vector y almacenamiento

El Sol, el viento y el agua con desnivel son recursos energéticos. Un captador solar, un aerogenerador y una turbina hidráulica son tecnologías de conversión. La electricidad transporta energía y permite accionar muchos receptores; es un vector energético. El hidrógeno producido mediante electricidad también es un vector. Para conocer su origen hay que examinar cómo se ha obtenido.

Una batería almacena energía que recibió antes. Una central de bombeo hace algo parecido elevando agua. Ninguna de las dos crea energía: devuelve una parte de la recibida. En cambio, una central hidráulica alimentada por aportaciones naturales aprovecha la energía del ciclo del agua. Mezclar generación y almacenamiento hace que las estadísticas y los balances resulten engañosos.

Unidades y órdenes de magnitud

Un julio es una unidad de energía del Sistema Internacional. Un vatio equivale a un julio por segundo; 1 kWh equivale a 3,6 MJ. Los prefijos multiplican la unidad: kilo es mil, mega es un millón y giga es mil millones. Una vivienda puede consumir kWh al día; una instalación industrial puede consumir MWh; un sistema eléctrico nacional se describe a menudo en TWh.

Rendimiento y límites del sistema

El rendimiento es energía útil dividida por energía recibida, con un límite de medida definido. Si un motor recibe 1 kWh y entrega 0,85 kWh mecánicos, su rendimiento es 85 %. Si ese motor mueve una bomba, todavía faltan las pérdidas hidráulicas. No se debe presentar el rendimiento del motor como rendimiento completo del bombeo.

La comparación debe realizarse a igual servicio. Una lámpara de menor potencia puede iluminar mejor que otra si su eficacia y distribución luminosa son adecuadas. Una caldera y una bomba de calor no se comparan solo por potencia nominal: importan calor entregado, temperatura, consumo y funcionamiento estacional. La eficiencia reduce la energía necesaria antes de decidir cómo producirla.

2. El mapa de las energías renovables

Una familia con características diferentes

Las energías renovables aprovechan recursos que se reponen en escalas humanas, pero esa reposición no convierte en ilimitado cualquier aprovechamiento. El viento puede ser escaso en un valle; el caudal de un río disminuye en estiaje; la disponibilidad de biomasa depende de su producción y de los usos del territorio. El recurso y el emplazamiento condicionan la tecnología.

La energía solar fotovoltaica produce electricidad. La solar térmica proporciona calor a un fluido; la solar termoeléctrica utiliza calor de alta temperatura para generar electricidad. La eólica aprovecha el movimiento del aire. La hidráulica combina caudal y desnivel. La biomasa aporta energía química de materiales orgánicos. La geotermia utiliza el calor del terreno o de recursos profundos. Las tecnologías marinas aprovechan mareas, olas o corrientes, según su principio de funcionamiento.

Cómo interpretar la situación actual

IRENA publicó en 2026 estadísticas de capacidad renovable con datos hasta el cierre de 2025. Su resumen registra 692 GW de nueva capacidad renovable durante 2025 y atribuye a las renovables el 85,6 % de las adiciones mundiales de capacidad eléctrica de ese año. Son datos de potencia instalada, no porcentajes de electricidad efectivamente producida ni de toda la energía consumida.

La potencia instalada mide capacidad nominal; la generación mide energía en un periodo. Una instalación de 1 MW que entregase esa potencia durante 1.000 horas produciría 1.000 MWh. Si otra de la misma potencia produjese durante 4.000 horas equivalentes, su energía sería cuatro veces mayor. Comparar solamente MW no explica la cobertura de la demanda.

En España, Red Eléctrica comunicó para 2025 una cuota renovable de generación del 55,5 % en el alcance sin autoconsumo y del 56,6 % al incorporar su aportación estimada. La diferencia ilustra la importancia del límite estadístico. Son cifras de generación eléctrica, no de toda la energía final del país.

Variabilidad y capacidad de gestión

La producción solar cambia con día, estación, nubosidad y orientación. La eólica depende de velocidades, direcciones y condiciones del emplazamiento. Una central hidráulica con embalse puede desplazar parte de su producción en el tiempo, dentro de restricciones de agua y operación. Una central fluyente depende más directamente de las aportaciones. La biomasa puede almacenarse, pero tiene costes de suministro y límites ambientales.

Se llama factor de capacidad a la energía producida dividida por potencia nominal multiplicada por las horas del periodo. Es una medida de utilización energética, no el rendimiento del convertidor. Tampoco describe por sí solo la probabilidad de disponer de potencia en una hora crítica. Dos recursos variables pueden tener el mismo factor de capacidad y perfiles de producción muy diferentes.

Elegir sin recetas universales

Un buen estudio compara soluciones que cubren la misma necesidad y documenta superficie, accesos, recurso, mantenimiento, vida prevista, costes y restricciones. La mejor opción en una cubierta urbana puede diferir de la adecuada en una finca aislada. Un pequeño aerogenerador en una cubierta turbulenta no reproduce las condiciones de un parque eólico. Una caldera de biomasa exige logística y mantenimiento que no aparecen en una comparación basada solo en el combustible.

3. Reducir la demanda y aprovechar el clima

Medir antes de intervenir

Una auditoría sencilla comienza reuniendo facturas, horarios de uso, número de ocupantes, características del edificio y equipos. Después se separan servicios: iluminación, aparatos, climatización, agua caliente, bombeo y transporte. Una cifra anual oculta consumos permanentes, picos y necesidades de invierno. La medida por intervalos permite ver cuándo se utiliza la energía.

Un medidor de enchufe adecuado ayuda con algunos aparatos; los equipos cableados y las medidas en cuadros requieren instrumentación y procedimientos apropiados. En un frigorífico, medir cinco minutos no caracteriza los ciclos de compresor y desescarche. Para un equipo de climatización hay que relacionar consumo con temperatura exterior, consigna y ocupación. Anote siempre duración y condiciones de la medida.

Balance térmico de un edificio

Un edificio recibe calor por radiación solar, personas y equipos; lo pierde o gana por paredes, ventanas, cubierta y renovación de aire. En invierno conviene reducir pérdidas sin comprometer ventilación y calidad del aire. En verano se limita la entrada solar y se aprovecha la ventilación cuando las condiciones exteriores lo permiten. La misma ventana puede ser una ganancia útil en invierno y una fuente de sobrecalentamiento en verano.

La transmitancia U expresa el flujo térmico por superficie y diferencia de temperatura. En una aproximación estacionaria, P = U × A × ΔT. Este cálculo describe un componente; un edificio completo añade puentes térmicos, ventilación, ganancias y almacenamiento térmico. No equivale a una simulación anual.

Diseño pasivo con criterio local

Las estrategias pasivas aprovechan orientación, geometría, sombreado, aislamiento, estanqueidad y masa térmica. No requieren que todo el edificio tenga una única orientación ideal. Se estudia cada fachada, el uso de sus espacios y las sombras. Un alero que bloquea el Sol alto de verano puede permitir entrada del Sol bajo de invierno; las fachadas este y oeste presentan problemas distintos porque reciben radiación con ángulos bajos.

La masa térmica absorbe y libera calor; no elimina por sí misma la carga. Funciona mejor cuando existe una estrategia para descargarla o aprovecharla. La ventilación nocturna puede ser útil si el exterior está suficientemente fresco y si las condiciones de ruido, calidad del aire y seguridad lo permiten. Un edificio mal aislado no se corrige simplemente añadiendo equipos renovables.

Horarios y flexibilidad

Desplazar un consumo permite hacerlo coincidir con la generación solar, pero debe respetar su función. El bombeo hacia un depósito puede programarse durante horas solares si el almacenamiento de agua cubre el servicio. Un lavavajillas puede admitir cierto desplazamiento; una necesidad médica o una cadena de frío no. La flexibilidad se obtiene de procesos y reservas compatibles, no de apagar indiscriminadamente cargas.

Un presupuesto energético que se pueda revisar

Prepare una hoja con potencia medida, duración, energía y grado de certeza. Distinga un dato medido de uno tomado de etiqueta o estimado. Si hay incertidumbre, utilice escenarios. Una carga continua de 30 W supone 0,72 kWh al día; en un sistema aislado puede ser decisiva. Sustituirla por una carga de 10 W evita 0,48 kWh diarios antes de cualquier ampliación solar.

4. Calor y energía solar térmica

Temperatura y calor no son lo mismo

La temperatura describe un estado térmico; el calor es energía transferida por una diferencia de temperatura. Un pequeño recipiente puede estar muy caliente y contener menos energía térmica aprovechable que un depósito grande templado. Para calentar una masa sin cambio de fase se utiliza Q = m × cp × ΔT. En el agua, una aproximación frecuente es cp = 4,18 kJ/(kg·K).

Una diferencia de 1 °C corresponde a una diferencia de 1 K. Para fórmulas que emplean temperatura absoluta hay que convertir: T(K) = T(°C) + 273,15. Por ejemplo, las expresiones de radiación térmica dependen de temperatura absoluta, mientras que el cálculo sencillo de calentamiento emplea una diferencia.

El calor se transmite por conducción a través de materiales, por convección entre superficies y fluidos, y por radiación electromagnética. Un captador combina los tres mecanismos: absorbe radiación, conduce calor hacia sus canales y lo transfiere al fluido. El aislamiento y la cubierta reducen pérdidas, pero no las eliminan. Los fundamentos se desarrollan en los capítulos 2 a 5 del manual de Kalogirou aportado.

Captación y almacenamiento

Un captador plano suele tener cubierta, absorbedor, canales, aislamiento y carcasa. La radiación absorbida eleva la temperatura del fluido. Un captador de tubos evacuados reduce ciertas pérdidas mediante vacío; su conveniencia depende del servicio, condiciones y producto. La eficiencia del captador cambia con irradiancia y temperatura de trabajo: no se debe utilizar una cifra única para todo el año.

Un sistema de termosifón aprovecha circulación natural por diferencias de densidad y necesita una configuración compatible con ese principio. Un sistema de circulación forzada utiliza una bomba y control. Puede existir un circuito primario con fluido de transferencia e intercambiador separado del agua sanitaria. La disposición protege el agua potable y permite gestionar condiciones de helada según el diseño.

Qué elementos hacen funcionar el conjunto

El depósito conserva calor para utilizarlo más tarde. El intercambiador transfiere energía sin mezclar los fluidos. La bomba vence la resistencia hidráulica y el regulador diferencial decide cuándo conviene circular. El vaso de expansión absorbe variaciones de volumen dentro de su diseño. Válvulas, purga, aislamiento y dispositivos de seguridad completan el sistema. Un dibujo de principio no define presiones ni selección de componentes.

En un depósito estratificado, el agua más caliente puede permanecer arriba y la más fría abajo. Esa organización ayuda a disponer de agua útil y a mantener una temperatura de retorno favorable al captador. Mezclar innecesariamente el depósito puede reducir esa ventaja. La circulación y los puntos de conexión se eligen atendiendo al fabricante y al esquema.

Un sistema necesita apoyo y control de extremos

La solar térmica no tiene por qué cubrir todas las necesidades en cualquier momento. Un sistema auxiliar garantiza el servicio cuando falta recurso. La fracción solar es el calor solar útil dividido por la demanda térmica definida durante un periodo. Debe indicarse si incluye pérdidas. Sobredimensionar para invierno puede producir excedentes y sobretemperaturas en verano.

La helada, la estagnación, la expansión del fluido, las quemaduras y la higiene del agua forman parte del diseño. No se resuelven manteniendo siempre la misma consigna ni usando cualquier anticongelante. En España deben revisarse el CTE DB-HE, el RITE y las disposiciones sanitarias que correspondan al tipo de instalación.

Más aplicaciones del calor solar

La energía solar térmica también puede precalentar agua de procesos, secar productos o aportar calor a climatización cuando temperaturas y demanda son compatibles. La refrigeración por absorción utiliza calor para accionar un ciclo específico; no equivale a un panel fotovoltaico alimentando un compresor. La desalación y el secado deben estudiar calidad del producto, agua o aire y consumo auxiliar, además del aporte solar. El manual de Kalogirou aporta un desarrollo amplio de esas aplicaciones.

En solar termoeléctrica de concentración, espejos dirigen radiación hacia un receptor. El calor puede transferirse a un ciclo de generación y, en determinados diseños, almacenarse térmicamente para desplazar producción. No es la misma conversión que la fotovoltaica; el recurso directo y las temperaturas tienen especial importancia.

5. Bombas de calor aerotermia y geotermia

Transportar calor

Una bomba de calor extrae calor de un foco y lo entrega a otro utilizando trabajo, normalmente eléctrico. Un circuito frigorífico contiene evaporador, compresor, condensador y dispositivo de expansión. En calefacción, el evaporador toma calor del foco y el condensador lo entrega al edificio. En equipos reversibles puede cambiar el sentido funcional para refrigerar.

El balance simplificado es Qentregado = Qextraído + W. Por eso el calor entregado puede superar la electricidad consumida sin violar la conservación de la energía. Si se aportan 1 kWh eléctricos y se extraen 3 kWh del ambiente, se entregan 4 kWh térmicos. El COP de calefacción es calor entregado dividido por electricidad consumida en las condiciones de medida.

Del ensayo al funcionamiento estacional

Un COP de catálogo corresponde a temperaturas y condiciones concretas. A lo largo del año cambian el clima, la temperatura de impulsión, las cargas parciales y los modos de funcionamiento. El rendimiento estacional relaciona calor total con consumo total dentro del periodo y del límite de medida. Debe aclararse si incluye bombas, controles, resistencias auxiliares y producción de agua caliente.

Una temperatura de suministro más alta suele exigir mayor diferencia térmica al equipo. Por eso importa la compatibilidad con radiadores, suelo radiante, ventiloconvectores o aire impulsado. No se presupone que todos los emisores existentes sean adecuados: se calcula la carga de cada estancia y la potencia que pueden entregar a las nuevas condiciones. También se revisan caudales, regulación y pérdidas de distribución.

Aerotermia y terreno

Un equipo aire-agua intercambia calor con el aire exterior y lo entrega a un circuito de agua. El aire exterior varía con el clima, y pueden intervenir desescarche y apoyos. Deben examinarse ruido, emplazamiento de la unidad exterior, condensados y comportamiento en las condiciones de proyecto.

Una bomba de calor geotérmica de baja temperatura utiliza un intercambiador enterrado o una captación de agua compatible con el recurso y los permisos. Un circuito cerrado puede ser horizontal o vertical; intercambia calor sin extraer necesariamente agua subterránea. El terreno no es una reserva infinita: conductividad, geometría, cargas y balance a largo plazo condicionan el campo. Esto se distingue de una central geotérmica que utiliza recursos profundos de temperatura suficiente para producir electricidad.

Integración con electricidad solar

La fotovoltaica puede alimentar parte del consumo de la bomba de calor, pero la coincidencia debe comprobarse. La calefacción suele necesitar energía en periodos de menor recurso solar. Un depósito o la inercia del edificio pueden desplazar una parte del funcionamiento; la utilidad depende de pérdidas, temperaturas y confort. Una batería eléctrica y un depósito térmico ofrecen servicios diferentes.

La comparación con una caldera se hace por calor útil entregado. Para una caldera, combustible requerido = calor útil / rendimiento. Para una bomba de calor, electricidad requerida = calor útil / rendimiento estacional. Después se introducen precios y costes de mantenimiento reales. El capítulo 48 desarrolla una comparación económica reproducible.

6. Hidráulica y energías del mar

Caudal y altura trabajan juntos

Una turbina hidráulica convierte energía del agua en trabajo mecánico y un generador lo transforma en electricidad. La potencia ideal asociada a un caudal Q y salto H es P = ρ × g × Q × H. Para potencia eléctrica se multiplica por el rendimiento global η. Con Q en m³/s, H en m y densidad en kg/m³, el resultado es W.

El salto bruto es una diferencia de cotas. El salto neto disponible en la turbina descuenta pérdidas hidráulicas de la conducción y otras condiciones del sistema. El caudal del río tampoco es igual al caudal disponible para generación: intervienen autorizaciones, caudal ecológico, otros usos y capacidad del aprovechamiento. Una medida tomada durante una crecida no caracteriza el recurso anual.

Aprovechamientos fluyentes y con almacenamiento

Un aprovechamiento fluyente desvía o utiliza parte de la corriente y devuelve el agua después de pasar por la turbina. Puede tener poca capacidad para desplazar producción entre periodos. Un embalse permite gestionar parte del agua, pero la operación debe respetar otros servicios y condiciones. La elección de turbina depende de caudal, salto y variación: no se selecciona por potencia solamente.

La hidráulica puede aprovechar conducciones y estructuras existentes cuando las condiciones lo permiten. Eso no elimina el estudio de seguridad, sedimentos, mantenimiento, paso de fauna y efectos aguas abajo. Una instalación pequeña también puede producir impactos locales significativos. Un generador conectado a red necesita requisitos eléctricos y de operación, además del sistema hidráulico.

Bombeo: guardar energía elevando agua

El almacenamiento por bombeo utiliza electricidad para mover agua a una cota superior y después recupera parte de esa energía mediante turbina. La energía potencial ideal es E = ρ × g × V × H. El rendimiento de ida y vuelta incluye bombeo, generación y pérdidas; es menor que uno. Una central de bombeo pura es almacenamiento, aunque sus máquinas generen electricidad durante la descarga.

El mar ofrece recursos distintos

Las mareas permiten aprovechar diferencias periódicas de nivel o corrientes; las olas transmiten energía asociada al oleaje. Las tecnologías no son intercambiables y dependen de batimetría, oleaje, corrientes, corrosión, accesibilidad y conexión. Una ventaja de previsibilidad de mareas no significa producción constante. La energía de las olas puede variar considerablemente con el estado del mar.

En un libro de iniciación conviene reconocer esos principios sin trasladar automáticamente costes o rendimientos de prototipos a instalaciones comerciales. Para estudiar un proyecto concreto se consultan datos del emplazamiento, experiencia operativa de la tecnología y evaluación ambiental. En comparación con una instalación sobre cubierta, el acceso y el mantenimiento marino introducen dificultades adicionales.

Reconstruir una turbina: del hallazgo al equipo verificable

La turbina antigua de la lámina 62 abre una tarea de ingeniería inversa. El primer resultado es un inventario: carcasa, partes móviles, ejes, apoyos, uniones y mecanismos que sobreviven. Cada pieza conserva medidas, estado y relación con el conjunto. Limpiar y desmontar ayuda a observar, pero no sustituye medir.

La reconstrucción separa geometría recuperable y prestaciones desconocidas. Un diámetro visible no entrega una curva de rendimiento. Para proponer un aprovechamiento se necesita caudal, salto neto, régimen de giro, materiales y condiciones de operación. Los valores hidráulicos se relacionan con velocidad, cavitación cuando corresponda, pérdidas y límites mecánicos.

La posterior fabricación transforma el estudio en planos, tolerancias, selección de materiales, proceso y comprobaciones. Se comparan alternativas de reparación y sustitución. Los ensayos del prototipo registran caudal, presiones, velocidad y potencia con límites de medida definidos. El libro no presenta esas prestaciones como medidas mientras no exista un registro.

La serie fotográfica se lee como un proceso de reconstrucción, y se diferencia de las piezas de seguidores solares que antes estaban situadas en este tema. Esa separación permite estudiar hidráulica sin adjudicar a una corona de orientación la función de un rodete.

7. Biomasa, biogás e hidrógeno

Materiales orgánicos y servicios energéticos

La biomasa reúne materiales orgánicos de origen reciente, como residuos agrícolas, forestales y determinadas corrientes de residuos. Puede convertirse en calor, electricidad o combustibles. La combustión aprovecha su energía química; la gasificación produce un gas mediante conversión termoquímica; la digestión anaerobia utiliza procesos biológicos para obtener biogás. Cada vía necesita materias primas y condiciones distintas.

Para una caldera interesa la calidad del combustible, humedad, poder calorífico, suministro y mantenimiento. El poder calorífico expresa energía por masa o volumen; no es energía útil entregada al edificio. El PCI no incluye la recuperación del calor de condensación del vapor de agua en las condiciones de referencia, mientras que el PCS sí. Una comparación debe utilizar bases coherentes.

Sostenibilidad y emisiones locales

Renovable no significa automáticamente neutro en carbono. El balance depende de origen, cambio de uso del suelo, regeneración, transformación, transporte y tiempos considerados. También importa qué otro uso podría tener la materia prima. La expansión de bioenergía debe valorar competencia con alimentos, biodiversidad y otros usos del territorio. Una evaluación de ciclo de vida explicita estas condiciones.

La combustión puede emitir partículas y otros contaminantes locales. Un proyecto necesita equipo adecuado, combustible compatible, evacuación de productos de combustión y mantenimiento. La gestión de cenizas, el almacenamiento y la reposición forman parte del servicio. La disponibilidad de combustible no demuestra que una instalación sea apropiada en cualquier entorno urbano.

Biogás y aprovechamiento conjunto

El biogás puede alimentar equipos de calor o cogeneración tras el tratamiento necesario. En cogeneración se aprovechan electricidad y calor de un mismo proceso. La suma solo es útil si existe demanda para ambos: producir calor que se disipa no equivale a aprovecharlo. Un cálculo debe distinguir composición del gas, energía del combustible, consumos auxiliares y productos de salida. La seguridad de gases y del proceso necesita equipos y procedimientos especializados.

Hidrógeno: un vector que debe producirse

Un electrolizador utiliza electricidad para separar agua en hidrógeno y oxígeno. La utilidad ambiental de esa vía depende de la electricidad y del sistema de producción. Después pueden necesitarse tratamiento, almacenamiento y transporte, con consumos adicionales. El hidrógeno puede utilizarse como materia prima o combustible; si se reconvierte en electricidad se incorpora otra etapa y otras pérdidas.

No debe confundirse la posibilidad de almacenar energía durante mucho tiempo con una eficiencia alta de ida y vuelta. Tampoco basta con una etiqueta de color para evaluar emisiones: conviene definir el proceso y los límites del análisis. En la electrificación de un servicio se compara primero la utilización directa con las rutas que incorporan conversiones intermedias.

Un banco de ensayo con hidrógeno

El hidrógeno producido por electrólisis puede almacenarse y convertirse de nuevo en electricidad en una pila de combustible. Un banco de ensayo reúne, en un mismo bastidor, el electrolizador, el depósito, las válvulas y reguladores de presión, la pila de combustible y su electrónica de control, junto con una batería de respaldo.

8. Almacenamiento, redes y flexibilidad

La hora importa

Un balance anual es necesario, pero no garantiza disponibilidad en cada instante. Una vivienda puede generar más electricidad de la que consume al año y seguir importando por la noche. Un sistema aislado puede tener excedentes en verano y déficit en invierno. La red, la gestión de demanda y el almacenamiento ayudan de formas distintas; su elección depende del servicio.

El almacenamiento se describe por energía, potencia, duración, eficiencia y condiciones de operación. Una batería de 10 kWh con potencia máxima de 2 kW no equivale a otra de 10 kWh que admite 5 kW. Si hay 8 kWh utilizables y se extraen 2 kW constantes, la duración ideal es 4 horas antes de considerar pérdidas y reservas adicionales.

Figura 9. Escalas de servicio y opciones de almacenamiento

Elegir la forma de guardar energía

Una batería electroquímica almacena energía para devolver electricidad. Un depósito de agua caliente almacena calor sensible. Un depósito elevado puede almacenar agua para un servicio de abastecimiento, incluso sin turbinarla después. El bombeo hidroeléctrico almacena energía potencial. Un combustible producido permite otra ruta de almacenamiento con conversiones adicionales.

Cuando el servicio final es térmico, conviene comparar almacenamiento térmico y eléctrico. Un depósito puede desplazar producción de agua caliente, pero tiene pérdidas y condiciones sanitarias. Cuando el servicio es bombeo, almacenar agua puede evitar parte de la necesidad de batería. La pregunta útil es qué servicio debe permanecer disponible y durante cuánto tiempo.

Balance de una batería por intervalos

Si se guarda energía en el depósito electroquímico, su estado cambia según la energía cargada y descargada. Con energía de entrada Eentrada y eficiencia de carga ηc, el incremento almacenado es Eentrada × ηc. Para entregar una energía Esalida en el lado de consumo, se extrae Esalida / ηd si ηd representa las pérdidas de descarga hasta ese lado. Nunca se deben contabilizar las mismas pérdidas dos veces.

Red y microrred

Una red conecta generación y consumos mediante infraestructuras y reglas de operación. Debe mantener tensión, frecuencia, calidad y capacidad de transporte. Una microrred agrupa recursos y cargas que pueden operar de manera coordinada y, si está diseñada para ello, separarse de una red mayor. Tener generación distribuida no garantiza capacidad de funcionar durante un apagón.

El funcionamiento aislado necesita una referencia eléctrica, control de potencia, protecciones y coordinación de fuentes. La transición y la reconexión son funciones concretas del sistema. Un inversor convencional de autoconsumo puede detenerse al faltar la red aunque haya Sol. La salida de respaldo de un equipo híbrido puede tener potencia y cargas autorizadas distintas de su conexión normal.

Gestión de demanda con prioridades

Clasifique las cargas en críticas, desplazables y prescindibles en una emergencia. Defina cuánto pueden desplazarse y qué reserva requieren. Una estrategia puede priorizar autoconsumo directo, cargar almacenamiento con excedentes previstos y reservar una parte para cargas críticas. La mejor regla depende de clima, precios, degradación y objetivo del sistema; no existe una consigna universal.

Para evaluar una estrategia, utilice perfiles temporales y registre energía útil, importaciones, excedentes, pérdidas y horas sin servicio. Reducir importaciones puede aumentar ciclos de batería; mantener reserva puede disminuir ahorro inmediato. Los criterios deben hacerse explícitos para poder comparar alternativas.

9. La energía solar y su aprovechamiento

Una fuente y varias tecnologías

La radiación solar llega a la Tierra como energía electromagnética. Una instalación térmica la aprovecha para obtener calor; una instalación fotovoltaica la transforma directamente en electricidad mediante semiconductores. Un módulo fotovoltaico no necesita hervir agua, mover una turbina ni calentarse para producir. De hecho, a igualdad de irradiancia, el aumento de temperatura de las células suele reducir la potencia de los módulos de silicio.

La electricidad fotovoltaica es modular. Una célula forma parte de un módulo, varios módulos forman un generador y ese generador se integra con equipos de conversión, protección, medida y, cuando se necesita, almacenamiento. La misma cadena conceptual sirve para una pequeña estación de comunicaciones y para una instalación de gran potencia. Lo que cambia es la escala y la complejidad del proyecto.

Energía renovable y uso eficiente

La primera decisión de diseño debe ser cuánto consumo puede evitarse. Sustituir una iluminación ineficiente, mejorar un horario de funcionamiento o eliminar un consumo permanente puede reducir la potencia solar, el tamaño de batería y el coste de reposición. Este efecto es especialmente importante en instalaciones aisladas, donde cada kilovatio hora adicional exige generación y almacenamiento.

La ausencia de combustible durante la operación no significa ausencia de impactos a lo largo del ciclo de vida. Hay fabricación, transporte, ocupación de superficie y gestión de residuos. Una instalación bien dimensionada, duradera y reparable utiliza mejor los materiales que una compra sobredimensionada sin demanda aprovechable. El mantenimiento y la trazabilidad forman parte del aprovechamiento energético.

De las primeras células a los sistemas actuales

El material de origen explica la evolución desde la observación del efecto fotovoltaico hasta la fabricación de células de silicio y su aplicación a satélites, electrificación rural y conexión a red. Esa evolución ayuda a entender por qué la fiabilidad, el precio y el rendimiento son criterios diferentes. Una tecnología puede ser adecuada para una aplicación especial sin ser la opción más conveniente para una cubierta convencional.

En la selección actual interesa comparar productos concretos. Las antiguas clasificaciones monocristalino, policristalino y amorfo siguen siendo útiles para estudiar materiales, pero no bastan para valorar módulos con arquitecturas de célula, encapsulados y garantías distintas. La decisión se apoya en ficha técnica, ensayos, compatibilidad y servicio posventa, no en una etiqueta aislada.

Idea clave. La finalidad de una instalación es proporcionar un servicio eléctrico definido. La cantidad de paneles se obtiene después de describir ese servicio.

10. Magnitudes eléctricas y balance de energía

Tensión corriente potencia y energía

La tensión U se mide en voltios, la corriente I en amperios y la potencia P en vatios. En corriente continua, para un punto de funcionamiento determinado, P = U × I. La energía es la potencia integrada durante el tiempo. Si un receptor consume 100 W de forma constante durante 5 horas, utiliza 500 Wh, equivalentes a 0,5 kWh.

El vatio es una unidad de potencia; el vatio hora es una unidad de energía. Escribir W/h para el consumo de una vivienda es incorrecto. W/h describiría una variación de potencia por unidad de tiempo. Esta distinción evita errores en el cálculo de baterías y en la comparación con facturas eléctricas.

En corriente alterna aparecen potencia activa, potencia aparente y factor de potencia. Para una carga monofásica sinusoidal, P = U × I × cos φ. Con cargas electrónicas se utiliza el factor de potencia real, que también puede incorporar el efecto de la distorsión. Para un sistema trifásico equilibrado, P = √3 × U de línea × I × factor de potencia.

Corriente continua y alterna

Los módulos y las baterías trabajan en continua. La red y muchos receptores utilizan alterna. Un inversor convierte continua en alterna; un cargador realiza la conversión necesaria para cargar la batería desde una fuente de alterna. Un equipo híbrido puede reunir varias funciones, pero eso no demuestra que todas puedan utilizarse simultáneamente ni que disponga de salida de respaldo.

Una batería de 48 V nominales y 100 Ah representa aproximadamente 4,8 kWh nominales. No proporciona necesariamente 4,8 kWh útiles en la salida de alterna. Influyen la ventana de descarga permitida, la eficiencia, la temperatura, el envejecimiento y los límites de corriente. La tensión nominal tampoco permanece constante durante todo el ciclo.

Elaborar un inventario de cargas

Anote cada receptor, su potencia real, horas de uso, estacionalidad y necesidad de continuidad. Para aparatos de ciclo variable, como frigoríficos, una medición diaria es más fiable que multiplicar la potencia de placa por 24 horas. Para motores hay que registrar potencia de funcionamiento y arranque. Para cargas críticas importa también cuánto tiempo pueden permanecer desconectadas.

Comprobación. Sumar energías no sustituye a comprobar simultaneidad. Dos receptores de 1 kW durante una hora consumen 2 kWh tanto si funcionan juntos como por separado, pero exigen potencias distintas al inversor.

11. El recurso solar

Irradiancia e irradiación

La irradiancia G es la potencia solar incidente por unidad de superficie y se expresa en W/m². La irradiación H es la energía solar recibida por unidad de superficie durante un intervalo y se expresa en Wh/m², kWh/m² o MJ/m². Una irradiancia de 800 W/m² durante una hora constante equivale a una irradiación de 0,8 kWh/m².

La radiación global sobre una superficie reúne una contribución directa, una difusa y, en una superficie inclinada, una contribución reflejada por el entorno. La nubosidad modifica estas componentes. Un día nublado no implica producción exactamente nula, pero puede reducir mucho la energía disponible. El horizonte, los edificios y los árboles también alteran la radiación aprovechable.

La radiación extraterrestre se estudia antes de atravesar la atmósfera. Para dimensionar una instalación interesa el recurso que alcanza el plano del generador. No se obtiene multiplicando una constante solar por las horas de luz. La atmósfera, la geometría y el estado del cielo deben formar parte de la estimación.

Horas solares pico

Las horas solares pico son una equivalencia energética respecto a una irradiancia de referencia de 1 kW/m². HSP = H / (1 kW/m²). Si el plano de los módulos recibe 4,5 kWh/m² en un día, equivale a 4,5 horas a 1 kW/m². Ese día puede tener diez horas de luz y una curva de irradiancia muy variable.

Las HSP permiten un predimensionado energético. No describen el tiempo real de funcionamiento de una bomba ni garantizan que una batería se cargue. Para esos casos importan los umbrales de los equipos y la secuencia horaria. La suma de la energía de dos días tampoco garantiza cubrir una carga que debe funcionar entre ambos sin suficiente almacenamiento.

Datos para el proyecto

Se necesita la localización exacta, el periodo de datos, el plano de captación y la resolución temporal. Un promedio anual sirve para una primera comparación; un sistema aislado exige revisar meses desfavorables y secuencias con poca radiación. Si la demanda de riego se concentra en verano, el mes de diseño debe relacionar recurso y demanda de agua, no seleccionarse automáticamente por la irradiación mínima anual.

PVGIS permite consultar radiación y estimaciones de producción. Para conservar un estudio reproducible se registran versión, base climática, coordenadas, inclinación, azimut, horizonte, tecnología y pérdidas introducidas. Sus resultados son estimaciones meteorológicas y de modelo; no constituyen una garantía de producción ni sustituyen la visita al lugar.

Método. Sustituya los mapas históricos generales por una consulta del emplazamiento. Conserve el archivo de resultados para que otra persona pueda revisar las hipótesis.

Del Sol al dato que necesita una instalación

La radiación llega al equipo después de atravesar la atmósfera y encontrar un plano con orientación concreta. Conviene recorrer ese camino antes de introducir una cifra en una hoja de cálculo. La irradiancia extraterrestre describe una referencia fuera de la atmósfera; la irradiancia global sobre el plano del módulo reúne las contribuciones que recibe ese plano. Una magnitud no sustituye a la otra. Para dimensionar producción hacen falta además duración y distribución temporal.

En el material original aparecen valores históricos de la constante solar y conversiones entre unidades. La referencia de NASA consultada sitúa la irradiancia solar total nominal en torno a 1.361 W/m². No es la condición STC de 1.000 W/m² de un módulo ni el promedio sobre toda la superficie terrestre. Al repartir el aporte sobre una esfera aparece el factor geométrico de un cuarto. Mantener separados estos límites evita deducir el número de paneles a partir de una cifra atmosférica equivocada.

El resultado útil de una visita de campo no es una frase como «aquí hay mucho sol». Es un conjunto de coordenadas, horizonte, orientación, inclinación y restricciones acompañado por una serie de recurso. Cuando se compare una tabla antigua con una herramienta actual, se igualan plano, periodo, unidades y método. La HSP representa horas equivalentes, no la duración máxima de luz de un día.

Comprobación científica: NASA, Solar Irradiance Science; referencia N01.

12. Geometría solar orientación y sombras

Definir los ángulos sin ambigüedad

La latitud sitúa el emplazamiento al norte o al sur del ecuador. La altura solar mide el ángulo del Sol sobre el horizonte. La inclinación del generador mide el ángulo del módulo respecto a la horizontal. El azimut describe la orientación horizontal y debe acompañarse de su convención.

En este libro se usa, para los ejemplos de generación, sur = 0°, este = -90° y oeste = +90°. Una brújula suele medir desde el norte en sentido horario; por ello una lectura de 195° representa una orientación 15° al oeste del sur. Hay herramientas que usan otras convenciones. Antes de introducir un número debe comprobarse la definición del programa y, cuando proceda, la declinación magnética.

En el hemisferio norte una orientación sur suele favorecer la captación anual de una superficie fija sin obstáculos, pero la solución óptima depende del lugar y del objetivo. Un reparto este-oeste puede ampliar el horario de generación y aprovechar mejor una cubierta. En una vivienda con consumo por la tarde puede interesar estudiar una orientación oeste aunque reduzca parte de la producción anual.

Sombras cercanas y lejanas

Las sombras cercanas pueden afectar parcialmente a células o subcadenas y producir un comportamiento eléctrico no lineal. La pérdida no siempre coincide con el porcentaje de superficie sombreada. Las sombras lejanas se describen mediante el perfil del horizonte y bloquean el Sol según su altura y dirección. Ambos efectos deben estudiarse en las épocas y horas relevantes.

Un levantamiento de obstáculos registra altura, distancia, orientación y posibilidad de cambio. Un árbol crece; una chimenea puede proyectar sombra en invierno; una nueva construcción puede modificar el horizonte. La fotografía de un mediodía de verano no representa todo el año. Para comparar alternativas conviene modelar la geometría y comprobar los puntos críticos con observación local.

Distancia entre filas

En un terreno horizontal y en una sección alineada con la dirección de la sombra, la altura de una fila es h = L × sen β. La longitud de sombra horizontal asociada a una altura solar α es s = h / tan α. La separación libre aproximada entre filas debe superar esa sombra para el instante elegido. La ocupación horizontal de la propia fila es L × cos β. La suma de ambas magnitudes permite estimar el paso entre filas.

Decisión de diseño. Evitar toda sombra durante todas las horas puede consumir demasiado terreno. Se define un criterio, se calcula la pérdida anual y se compara el coste de superficie con la energía recuperada.

La geometría se verifica en el emplazamiento

Una orientación anual favorable puede resultar inadecuada si el servicio se concentra en invierno, si la cubierta impone otra posición o si aparece una sombra a la hora decisiva. La pregunta de proyecto consiste en encontrar producción útil dentro de esas restricciones. Un dibujo solar ofrece geometría; una serie de recurso y un modelo eléctrico ayudan a traducirla en energía.

El manual desarrolla medición de obstáculos y separación entre filas. Son buenas tareas de aprendizaje si se explicitan los supuestos. La altura solar debe corresponder a fecha, hora y lugar; la proyección de sombra requiere también azimut. La sección de un obstáculo aislado no representa automáticamente todo un tejado con chimeneas, árboles y varias filas.

Los porcentajes de pérdidas admisibles y referencias al CTE que aparecen en el archivo son históricos. Se conservan como contexto documental, y el proyecto consulta la versión aplicable. Una fórmula de inclinación basada solo en latitud es una aproximación inicial. La decisión final compara energía, demanda, limpieza, viento, accesos y sombras. También registra la convención de azimut de la herramienta para no introducir un giro de 180 grados sin advertirlo.

El procedimiento consiste en la comparación del perfil de obstáculos que afecta a la superficie de estudio con el diagrama de trayectorias del sol. Los pasos a seguir son los siguientes:

• Localización de los principales obstáculos que afectan a la superficie, en términos de sus coordenadas de posición acimut (ángulo de desviación con respecto a la dirección sur) y elevación (ángulo de inclinación con respecto al plano horizontal). Para ello puede utilizarse un teodolito.
• Representación del perfil de obstáculos en el diagrama de la figura 29, en el que se muestra la banda de trayectorias del sol a lo largo de todo el año, válido para localidades de la Península Ibérica y Baleares (para las Islas Canarias el diagrama debe desplazarse 12º en sentido vertical ascendente).

Cada una de las porciones de la figura 29 representa el recorrido del sol en un cierto periodo de tiempo (una hora a lo largo de varios días) y tiene, por tanto, una determinada contribución a la irradiación solar global anual que incide sobre la superficie de estudio. Así, el hecho de que un obstáculo cubra una de las porciones supone una cierta pérdida de irradiación, en particular aquélla que resulte interceptada por el obstáculo. Debe escogerse como referencia para el cálculo la tabla más adecuada de entre las que se incluyen a continuación.

Estas tablas se refieren a distintas superficies caracterizadas por sus ángulos de inclinación y orientación (β y α, respectivamente). Debe escogerse aquélla que resulte más parecida a la superficie en estudio. Los números que figuran en cada casilla se corresponden con el porcentaje de irradiación solar global anual que se perdería si la porción correspondiente resultase interceptada por un obstáculo.

La comparación del perfil de obstáculos con el diagrama de trayectorias del sol permite calcular las pérdidas por sombreado de la irradiación solar que incide sobre la superficie, a lo largo de todo el año. Para ello se han de sumar las contribuciones de aquellas porciones que resulten total o parcialmente ocultas por el perfil de obstáculos representado. En el caso de ocultación parcial se utilizará el factor de llenado (fracción oculta respecto del total de la porción) más próximo a los valores 0,25, 0,50, 0,75 ó 1.

Se puede dar el caso en una instalación fotovoltaica la posibilidad de tener sombras que podemos evitar como el caso de una instalación conectada a red con soportes fijos en suelo, los llamados huertos solares, ya que con separar convenientemente unas filas de otras las sombras ya no incidirán sobre los paneles fotovoltaicos.

Tampoco es conveniente separar mucho las filas por el espacio que se desaprovecharía. La manera más exacta de saber cuanto hay que separarlas depende de la latitud del lugar donde se haga la instalación.

En primer lugar debemos saber la altura del soporte, para eso nos ayudamos de las razones trigonométricas.

Βopt = 35º - ( 41º - latitud) Con la inclinación óptima y la longitud del panel (L) que nos da el fabricante, calculamos su altura: h = sen βopt · L

Le sumamos una altura de 30 cm que debe tener el panel al suelo como mínimo, la llamamos h´. hT = h + h´

Por último calculamos la distancia entre filas de paneles con la siguiente expresión: d = hT / tang (67º - latitud)

Este cálculo nos sirve también para instalaciones aisladas de red en las que tengamos obstáculos como árboles por ejemplo, solamente necesitamos saber la altura del árbol que será hT y la latitud del lugar, el resultado será la distancia a la que debemos poner los paneles fotovoltaicos.

Para calcular de una manera fiable la altura del árbol utilizamos un teodolito, otra manera es hallando la tangente que forme la medida de la sombra (S) de una vara recta que clavemos en el suelo con la medida de la vara (P), ese valor lo multiplicamos por la medida de la sombra del árbol (S´) y nos dará una buena aproximación de su altura (hT).

tang (φ) = P / S

hT = S´ · tang (φ)

Puede ocurrir que el espacio del que se dispone para instalar los paneles fotovoltaicos no es suficientemente largo y la sombra incide sobre estos, en esos casos la solución más adecuada es elevar el soporte y así restar altura al obstáculo, para saber la altura a la que debemos subir los paneles fotovoltaicos realizamos las siguientes operaciones:

Actuamos al contrario que en el caso anterior, debemos saber cual es la altura máxima que puede tener el obstáculo con la distancia que disponemos: h = d · tang (67 – latitud)

Restamos la altura del obstáculo (hT) a la altura máxima de la operación (h) y esa será la altura (h´) a la que debemos elevar los paneles para que no les de la sombra: h´ = hT – h

Debemos tener en cuenta que las sombras en un panel es la anulación del mismo, por lo tanto debemos poner todos los medios posibles para evitarlas.

Superficie necesaria en una instalación fotovoltaica

Con el fin de saber si tendremos espacio suficiente para ubicar todos los paneles de una instalación debemos saber que superficie en m² nos van a ocupar.

• Se suman los dos resultados y se multiplican por el número de filas o ramas (Nºr) restando la distancia de la última fila, de esta manera hallaremos la longitud instalada total (LT).
• Continuamos con la anchura total (aT) de todos los paneles instalados, multiplicando la anchura de cada panel (ap) más 10 o 20 mm de distancia entre ellos para ventilarse por el número de paneles que se instalan en cada fila o rama (Nºp/r).
• Por último multiplicamos los valores totales (pasados a metros) de longitud (LT) y de anchura (aT) y obtendremos la superficie (S) en m² que ocuparía la instalación en un principio, por supuesto los resultados se pueden modificar de acuerdo a la configuración de los paneles.

13. La célula fotovoltaica

Cómo se genera la corriente

Una célula contiene un semiconductor con una estructura que permite recoger cargas generadas por la absorción de luz. Los fotones con energía adecuada pueden crear pares electrón-hueco. El campo eléctrico interno y los contactos permiten extraer corriente hacia un circuito externo. La célula entrega energía al receptor cuando existe un camino eléctrico y un punto de funcionamiento compatible.

No toda la radiación incidente se transforma en electricidad. Parte se refleja, parte no se absorbe de manera útil y parte se pierde por procesos internos. El diseño de la célula busca reducir pérdidas ópticas, recombinación y resistencia. La energía sobrante contribuye al calentamiento. La eficiencia se define para unas condiciones de ensayo, no como un valor idéntico durante toda la vida del dispositivo.

Silicio y otras tecnologías

El silicio monocristalino procede de una estructura cristalina continua. El multicristalino contiene distintos granos. El silicio amorfo y otros materiales de película delgada se depositan en capas sobre un soporte. La cantidad de material, el proceso de fabricación y el comportamiento eléctrico dependen de cada tecnología. El color o la forma no constituyen una prueba suficiente para identificar un producto ni para determinar su calidad.

Las arquitecturas PERC, TOPCon y heterounión describen maneras diferentes de construir o pasivar la célula. Los contactos posteriores modifican la disposición de metalización. Un módulo bifacial puede aprovechar radiación por la cara posterior si la instalación lo permite. Esta capacidad no implica una ganancia fija: depende de la altura, la separación, el suelo, las sombras y la estructura.

Estas categorías pueden superponerse. Un módulo puede ser monocristalino, de una determinada arquitectura y bifacial a la vez. Para comparar ofertas se pide una ficha técnica concreta, un historial de ensayos y condiciones de garantía, evitando comparar etiquetas que describen aspectos diferentes del mismo producto.

Célula módulo y generador

Una célula entrega una tensión pequeña. Conectar células en serie eleva la tensión; organizar conexiones y subcadenas permite construir el módulo. Varias unidades se conectan en serie para formar una cadena o string. Las cadenas pueden conectarse en paralelo cuando las entradas y protecciones del equipo lo permiten.

La corriente de una conexión en serie está condicionada por todos sus elementos. Si una célula queda sombreada, el resto puede forzarla a trabajar en condiciones perjudiciales. El diseño del módulo y sus diodos de derivación limitan ciertos efectos, pero no eliminan la necesidad de estudiar sombras. En paralelo, las tensiones de funcionamiento deben ser compatibles para evitar pérdidas y comportamientos inadecuados.

Lectura técnica. La eficiencia de una célula de laboratorio no debe utilizarse como eficiencia de un módulo comercial. La superficie, los contactos, el encapsulado y las condiciones de medida son diferentes.

El material no explica por sí solo la prestación

La célula conecta física de materiales y diseño eléctrico. La luz que absorbe puede crear portadores; el dispositivo debe recogerlos antes de que se recombinen. Las líneas metálicas ayudan a transportar corriente y, al mismo tiempo, ocupan parte de la superficie iluminada. El diseño busca un equilibrio entre pérdidas ópticas, resistencia y fabricación. No basta con decir que un material absorbe mucha luz.

La descripción clásica de una cara n y una cara p sirve para introducir la unión, pero no define todas las arquitecturas actuales. Los contactos, las capas y el sentido de la estructura cambian entre tecnologías. También debe corregirse una identificación del manual: el silicio es el segundo elemento más abundante de la corteza terrestre después del oxígeno, no del carbono. La referencia del USGS confirma su posición; abundancia no equivale a disponibilidad de material solar purificado.

Las eficiencias y cuotas de mercado de las familias antiguas pertenecen a su contexto. Para comparar productos actuales se utiliza una ficha con área, potencia y condiciones comunes. Una célula y un módulo tienen límites de medida diferentes. El marco, los espacios entre células, los contactos y el encapsulado intervienen cuando la comparación pasa del dispositivo al equipo terminado.

Comprobación de materiales: USGS, Mineral resource of the month: silicon; referencia N02.

14. El módulo fotovoltaico y su ficha técnica

Capas y elementos constructivos

El módulo protege y conecta las células. Habitualmente reúne una cubierta transparente, encapsulantes, células y una protección posterior, que puede ser una lámina o un segundo vidrio. El marco facilita la fijación en muchos modelos. La caja de conexiones contiene las salidas eléctricas y, según el diseño, diodos de derivación. Los cables y conectores deben mantener aislamiento y estanqueidad durante el servicio.

Las instrucciones de instalación definen zonas de sujeción, cargas admisibles, posición de grapas y condiciones de manipulación. Apoyarse sobre el vidrio o sujetar por un punto no previsto puede provocar daños sin rotura visible inmediata. La existencia de microfisuras, delaminación o penetración de humedad puede afectar al rendimiento y a la seguridad.

Los cinco datos eléctricos esenciales

Pmax es la potencia máxima. Vmpp e Impp son tensión y corriente en el punto de máxima potencia. Voc es la tensión de circuito abierto, medida sin carga. Isc es la corriente de cortocircuito. Los valores declarados deben asociarse a condiciones de ensayo y tolerancias. En condiciones STC se emplean 1.000 W/m², temperatura de célula de 25 °C y espectro de referencia AM1,5.

La temperatura de célula no es la temperatura del aire. Un módulo expuesto al Sol puede trabajar por encima de la temperatura ambiente. Los parámetros NMOT o NOCT aportan una referencia térmica bajo condiciones definidas y no equivalen a una temperatura máxima garantizada.

Potencia pico y superficie

El kWp expresa potencia nominal bajo condiciones de referencia. Una instalación de 5 kWp no entrega 5 kW durante todas las horas de luz. Su energía depende de irradiación, temperatura, pérdidas y disponibilidad. Para calcular superficie se utilizan las dimensiones reales del módulo y se añaden espacios de mantenimiento, separación y obstáculos.

Compra informada. Verifique número de modelo y revisión de ficha. No traslade las propiedades de un módulo a otro solo porque tengan la misma potencia nominal.

Leer el módulo desde sus límites de trabajo

El punto de máxima potencia reúne una tensión y una corriente que ocurren simultáneamente. Voc e Isc corresponden a otros estados; multiplicarlos no entrega la potencia útil. La curva permite observar que el punto de trabajo depende de la carga y de la electrónica conectada. El convertidor busca una zona de operación, mientras las protecciones limitan condiciones que no deben alcanzarse.

El efecto de la temperatura se comprueba con el coeficiente de la magnitud correspondiente. Para tensión máxima interesa Voc en frío; para asegurar seguimiento interesa la tensión de trabajo en las condiciones previstas. Aplicar el coeficiente de potencia a una tensión mezcla dos prestaciones. La temperatura de célula tampoco coincide necesariamente con la del aire.

Los diodos cumplen funciones distintas según su posición. El de derivación proporciona un recorrido alternativo dentro de una configuración; un dispositivo de bloqueo limita un sentido de corriente en otra rama. No se deduce su presencia o necesidad por el aspecto de una caja de conexiones. Al estudiar un equipo concreto se dibuja el circuito y se identifica qué queda puenteado, qué queda aislado y qué elementos conservan tensión.

15. Curvas eléctricas y configuración del generador

Curvas de corriente y potencia

La curva I-V representa la corriente disponible para cada tensión bajo unas condiciones concretas. Cerca de cortocircuito hay corriente y tensión casi nula; en circuito abierto hay tensión y corriente nula. Ninguno de esos extremos entrega potencia útil. Entre ambos aparece un punto donde U × I alcanza su máximo. La curva P-V muestra ese punto con claridad.

Cuando aumenta la irradiancia, la corriente disponible suele aumentar aproximadamente de forma proporcional; la tensión cambia de manera menos pronunciada. En módulos de silicio, al subir la temperatura suele reducirse la tensión y la potencia máxima. Las sombras parciales pueden producir varios máximos de potencia. Un MPPT debe buscar el punto adecuado, pero su comportamiento real depende del algoritmo y del sistema.

Serie y paralelo

En serie se suman tensiones y la corriente es común. En paralelo se suman corrientes y la tensión es común. Para módulos iguales y condiciones uniformes, una cadena de Ns módulos tiene aproximadamente Ns × Vmpp y Ns × Voc. Np cadenas iguales en paralelo tienen aproximadamente Np × Impp y Np × Isc. Las pérdidas y diferencias entre módulos modifican el comportamiento real.

No se dimensiona una cadena dividiendo simplemente la tensión nominal de un motor entre la tensión nominal de un módulo. Se comprueben tensión máxima en frío, tensión de operación en caliente, tensión de arranque y ventana MPPT, junto con los límites de corriente de cada entrada. Orientaciones distintas pueden requerir MPPT independientes.

Riesgo específico. La tensión máxima de una entrada es un límite de equipo. La limitación electrónica de potencia no protege frente a una tensión excesiva en circuito abierto.

16. Pérdidas y estimación de producción

Del recurso a la energía útil

El predimensionado relaciona potencia nominal, irradiación en el plano del generador y rendimiento global. Puede escribirse E ≈ Ppico × HSP × PR para un periodo diario, siempre que Ppico esté en kW, HSP en horas equivalentes y PR sea adimensional. Para periodos anuales se utiliza la irradiación acumulada y la referencia correspondiente.

PR, o performance ratio, relaciona la energía obtenida con una referencia normalizada al recurso y a la potencia nominal. No es la eficiencia del módulo. En un cálculo simplificado puede representar pérdidas agrupadas; en un análisis detallado se modelan por separado temperatura, suciedad, sombras, desajustes, cables, conversión y disponibilidad. Su interpretación debe indicar si la energía se mide en continua, en alterna o después del almacenamiento.

Construir un presupuesto de pérdidas

Las pérdidas se aplican en cascada cuando describen etapas sucesivas. Si un campo pierde el 5 % y el inversor otro 3 %, el factor combinado es 0,95 × 0,97 = 0,9215, equivalente al 7,85 %. Sumar porcentajes puede servir como aproximación inicial para pérdidas pequeñas, pero no representa exactamente la energía final.

La suciedad depende del entorno y de la limpieza; la temperatura depende del montaje y de la meteorología; el desajuste depende de módulos y condiciones; las sombras dependen de geometría y conexiones. Un número único elegido por costumbre puede ocultar un problema de diseño. También debe evitarse contar dos veces una pérdida que el programa ya modela internamente.

Variabilidad e incertidumbre

La incertidumbre meteorológica y la incertidumbre del modelo son diferentes. La primera procede de la variabilidad del clima; la segunda, de simplificaciones y datos incompletos. Los cambios de demanda añaden otro riesgo. Una previsión útil muestra sensibilidad a estas variables, además de un valor central.

Para una instalación conectada a red puede estudiarse producción anual y mensual, junto con autoconsumo horario. Para una aislada se examina la energía no suministrada y la evolución del estado de carga. Para bombeo se estudia volumen de agua diario y disponibilidad del depósito. El indicador debe corresponder al servicio solicitado.

Revisión. Antes de aumentar paneles, compruebe si la baja producción procede de una avería, una limitación de exportación, un MPPT mal configurado o una sombra. Más potencia nominal no resuelve todas esas causas.

17. Baterías y almacenamiento

Capacidad nominal y capacidad útil

Una batería almacena energía químicamente. Su capacidad nominal se declara bajo condiciones de ensayo. En baterías de plomo importan el régimen de descarga y la temperatura; descargar a mayor corriente puede reducir la capacidad disponible. Los Ah solo se comparan directamente cuando tensión, régimen y condiciones son equivalentes.

La energía nominal aproximada es Enom = Unom × C en Wh. La energía utilizable se reduce por la ventana de estado de carga permitida, las pérdidas y el envejecimiento. La profundidad de descarga, DoD, expresa qué parte de la capacidad se extrae; el estado de carga, SOC, expresa qué parte permanece, según la referencia utilizada por el sistema.

Plomo y litio

El plomo abierto requiere atención al electrolito y ventilación adecuada por posible desprendimiento de gases. Las baterías selladas también tienen condiciones de instalación y límites de carga; no deben tratarse como equipos sin riesgos. La carga de absorción, flotación y, cuando esté autorizada, ecualización se configura según el fabricante. La ecualización no se aplica indiscriminadamente a cualquier batería.

Los sistemas de litio, entre ellos LiFePO4, suelen incorporar gestión electrónica de celdas. El BMS vigila tensiones, temperaturas y corrientes, y puede ordenar la desconexión. El inversor o regulador debe respetar sus límites y el protocolo de comunicación cuando se exige. Un BMS no reemplaza todas las protecciones externas ni demuestra compatibilidad con cualquier cargador.

La carga a baja temperatura y la operación en recintos calientes requieren especial atención. Los límites varían por química y construcción. En un diseño real se consulta el rango permitido y, si hace falta, se incorpora climatización o control térmico. Un banco que funciona en verano puede no cargar correctamente en invierno.

Potencia corriente y autonomía

La autonomía se calcula con la energía demandada y el almacenamiento utilizable. La potencia se comprueba por separado. Un inversor de 3 kW alimentado a 48 V, con eficiencia 0,92 en ese punto, demanda aproximadamente 3.000 / (48 × 0,92) = 67,93 A. A menor tensión de batería, la corriente será mayor. Deben comprobarse batería, BMS, cables, terminales y protecciones.

Construcción de un banco

Las conexiones en serie elevan tensión y las paralelas elevan capacidad, dentro de las reglas autorizadas por el fabricante. No se mezclan sin estudio baterías de diferente tipo, edad o estado. Las conexiones paralelas necesitan reparto de corriente y protecciones apropiados. La longitud y disposición de cables influyen en ese reparto.

Mantenimiento. Registrar SOC, energía cargada y descargada, temperaturas y alarmas ayuda a distinguir una batería envejecida de un problema de generación o de consumo.

Capacidad declarada y condiciones de uso

La capacidad en Ah se asocia a un régimen de descarga, temperatura y tensión final. Un banco no entrega necesariamente los mismos Ah a corrientes muy distintas. En plomo, el efecto del régimen puede ser importante; en cualquier química se revisan curvas y límites de fabricante. El envejecimiento y la temperatura modifican energía y potencia disponibles.

Dos baterías nominales de 12 V y 100 Ah en serie forman aproximadamente 24 V y 100 Ah, unos 2,4 kWh nominales. En paralelo compatible forman 12 V y 200 Ah, también unos 2,4 kWh. La energía nominal es la misma; cambian tensiones y corrientes del sistema. La compatibilidad y protección se comprueban antes de conectar.

Una batería se describe por servicio y condiciones

La capacidad en Ah necesita una tasa de descarga, una temperatura y una tensión final de referencia. Dos baterías con el mismo valor nominal pueden entregar distinta energía a una carga concreta. La multiplicación de tensión nominal por Ah es una aproximación útil para empezar, pero no sustituye la curva de descarga ni la comprobación de potencia.

El material recuperado describe acumuladores de plomo de varias construcciones. Las operaciones sobre electrolito y los perfiles de carga corresponden a esas construcciones. No se trasladan a gel, AGM o litio por compartir una tensión nominal. Tampoco se convierte una corriente de carga expresada como porcentaje de capacidad en un límite general para todas las químicas.

La conexión en serie eleva tensión manteniendo los Ah del conjunto compatible; el paralelo suma capacidad si el reparto es adecuado. Las ramas requieren considerar protección, trayectos, estado y mantenimiento. El número de unidades no entrega una autonomía sin conocer profundidad utilizable, pérdidas y demanda. La lectura de tensión informa de una condición; el estado de carga requiere un método que tenga en cuenta uso y química.

18. Reguladores PWM MPPT y gestión de carga

Proteger y adaptar la carga

Un regulador controla la transferencia de energía del generador a la batería. Debe respetar las tensiones y corrientes admisibles y el perfil de carga. En un equipo PWM, el generador trabaja ligado a la tensión del banco durante buena parte de la carga. En un MPPT, un convertidor permite operar el generador cerca de un punto de potencia conveniente y transformar esa energía a la tensión de batería.

Esto significa que la corriente de salida del MPPT puede ser mayor que la corriente de entrada. No aparece energía adicional: disminuye la tensión y aumenta la corriente, descontando pérdidas. También significa que la tensión máxima de entrada y la corriente máxima de salida son restricciones diferentes.

Elegir y configurar el regulador

La selección incluye potencia solar admitida, tensión máxima absoluta, rango MPPT, corriente de entrada, corriente de salida, química de batería, comunicación y condiciones ambientales. Algunos equipos autorizan cierta sobredimensión del campo con recorte de potencia; otros no. Esa posibilidad no permite superar Voc ni Isc máximos.

La configuración de carga se documenta: tensión de absorción, duración, flotación, límites de corriente y compensación por temperatura cuando proceda. En litio puede existir una consigna dinámica transmitida por BMS. Un perfil fijo incorrecto puede provocar desconexiones, carga incompleta o degradación. También deben verificarse arranque y recuperación después de una batería profundamente descargada.

Gestión de consumos

Una salida de consumo del regulador puede proteger frente a descarga excesiva, pero no suele alimentar cualquier inversor de potencia. Se revisan corriente, tipo de salida y esquema previsto. Los consumidores de gran potencia pueden necesitar control mediante entradas remotas, contactores o lógica del sistema.

La prioridad de servicio ordena cargas críticas y aplazables. Una bomba de llenado, un calentador o una recarga pueden ejecutarse cuando hay excedente disponible. La estrategia debe evitar ciclos rápidos de conexión y desconexión, y prever una condición segura si falla una medida o comunicación.

Un regulador marcado con 60 A puede referirse a corriente de carga de batería. Esa cifra no define necesariamente la corriente admisible de entrada solar: se verifican los límites de cada lado.

Seguimiento eléctrico y seguimiento mecánico

El MPPT busca un punto eléctrico de trabajo; un seguidor solar mueve físicamente los captadores. No son la misma función. La electrónica ajusta tensión y corriente dentro de límites, mientras que el movimiento modifica la radiación recibida. Ninguna de las dos funciones permite superar tensión absoluta o corrientes admitidas.

El rendimiento de conversión del regulador tampoco equivale a la calidad de seguimiento de su punto máximo. Para comparar equipos se distinguen ambos indicadores y se revisan condiciones de operación. Las sombras parciales pueden producir varias zonas de máxima potencia y complicar el seguimiento.

Leer una ficha MPPT sin mezclar límites

La ficha Solener consultada describe reguladores con selección automática de 12/24 V o una variante fija de 48 V y corriente máxima de 30 A. Para esa familia declara un margen de circuito abierto del generador de 20 a 120 V y una ventana de seguimiento de 14 a 100 V. Son dos límites diferentes: el primero afecta a la tensión admisible; el segundo a la zona donde trabaja el seguimiento.

El diseño comprueba Voc de la cadena en frío, Vmp en las condiciones de servicio y corriente de salida hacia la batería. Dividir la potencia de paneles por la tensión nominal de batería solo da una aproximación. La tensión real, las pérdidas, la limitación del equipo y el algoritmo de carga modifican el resultado.

La misma ficha declara IP32 y rango de operación de −10 a +50 °C. Son datos de esa versión. No permiten instalarla a la intemperie sin estudiar envolvente y ambiente, ni mantener nominales todas las prestaciones a cualquier temperatura. Una ficha útil se archiva junto a referencia de modelo, revisión y condiciones de montaje.

El seguimiento MPPT administra el punto de trabajo del generador; la carga administra el estado de la batería. Ambos procesos pueden coexistir en un equipo, pero no significan lo mismo. Cuando la batería limita la aceptación, buscar máxima potencia solar no obliga a entregarle toda la potencia disponible.

RSL y RSD: separar corriente de panel y corriente de consumo

La ficha de reguladores identifica DSS como denominación anterior de RSL y DSD como anterior de RSD. Describe regulación serie y carga en tres fases; no presenta esta familia como MPPT. El RSD añade pantalla con estado, contadores y alarmas. Los nombres ayudan a interpretar fotografías y equipos antiguos sin atribuirles funciones de otra gama.

Las columnas muestran por qué «regulador de 50 A» no significa que cualquier borne admita 50 A. En RSD50 la ficha diferencia 50 A de entrada y 30 A de salida; en RSD40, 40 y 20 A. El esquema del modelo determina a qué circuito corresponde cada límite. Una carga de gran potencia no se deriva automáticamente por la salida de consumo.

La documentación declara autoconsumo inferior a 15 mA, IP32 y operación entre −10 y +50 °C. Identifica protecciones frente a polaridad, cortocircuito, sobrecarga, temperatura y tensión fuera de margen. La existencia de estas protecciones no elimina las de las líneas y fuentes. Los valores de dimensiones y masas de la tabla presentan incoherencias aparentes; se omiten de la selección hasta disponer de una revisión confirmada.

Documentación: S07. Los valores corresponden a la versión documental identificada.

19. Inversores y sistemas híbridos

Funciones diferentes

Un inversor de red entrega energía sincronizada con la red y normalmente se desconecta cuando esta falla. Un inversor aislado forma una red local dentro de sus límites. Un equipo híbrido puede coordinar fotovoltaica, batería y red; sus capacidades de respaldo dependen de la arquitectura, la salida específica y los accesorios previstos.

La palabra híbrido no garantiza alimentación de toda la vivienda durante un apagón. Hay que comprobar potencia continua de respaldo, sobrecarga, número de fases, tiempo de transferencia, arranque sin red, compatibilidad de batería y funcionamiento del generador solar en modo aislado. La salida de respaldo se trata como un circuito con requisitos propios.

Potencia nominal y arranque

El inversor se elige por la simultaneidad de cargas y su comportamiento dinámico. Un motor puede exigir durante el arranque una corriente mayor que la de régimen. Una fuente electrónica puede tener un impulso de entrada. La duración y el tipo de sobrecarga admitida por el inversor importan tanto como el valor máximo declarado.

No se confunden VA con W. Un inversor con cierta potencia aparente puede tener una potencia activa admisible menor en condiciones concretas. Deben revisarse factor de potencia, temperatura ambiente, altitud y refrigeración. La potencia disponible puede reducirse cuando el recinto se calienta, incluso si el consumo está por debajo de la cifra impresa en el equipo.

Consumo propio y eficiencia

La eficiencia varía con la carga. En una instalación pequeña, un consumo propio de 15 W mantenido durante 24 horas utiliza 360 Wh/día. Puede representar una parte significativa del inventario. El modo de espera reduce consumo en algunos equipos, pero se verifica su compatibilidad con receptores que necesitan alimentación continua.

En un sistema con batería también se comprueba el cargador interno y su corriente. Cargar desde un grupo electrógeno no debe sobrepasar la potencia del grupo ni los límites de la batería. Se considera la potencia simultánea utilizada por los receptores mientras se carga.

Respaldo y separación de fuentes

La conmutación evita que una red local energice una red pública desenergizada. La gestión de neutro, tierra y diferencial debe corresponder a la configuración efectiva de cada modo. No se improvisa un puente para convertir una salida de red en salida aislada. Se utilizan los dispositivos y esquemas autorizados y se ensaya la transición.

Documento de entrega. Incluya una lista de circuitos respaldados y una prueba de corte de red. El usuario debe saber qué servicio conserva y durante cuánto tiempo bajo las hipótesis previstas.

Elegir conversión con duración, no solo con vatios

La ficha de inversores senoidales Solener recuperada distingue potencia nominal y sobrecargas con duraciones diferentes. Esa presentación importa: un arranque breve y una carga mantenida seis minutos no solicitan el mismo régimen térmico. La selección relaciona potencia activa, aparente, transitorio, tiempo y temperatura.

Para una carga didáctica de 2.000 W, batería a 24 V y rendimiento supuesto 0,90, la corriente aproximada de entrada es 2.000 / (24 × 0,90) = 92,6 A. Si la tensión cae a 22 V, la aproximación pasa a 101 A. La demanda de la línea de batería aumenta aunque la carga de alterna no cambie. La comprobación incluye extremos de tensión y límites del inversor.

Una forma senoidal y una cifra de rendimiento no describen toda la calidad del suministro. Se revisan regulación de tensión, frecuencia, distorsión, consumo propio y respuesta a las cargas. La ficha histórica declara salida nominal de 230 V y 50 Hz para una configuración; se conserva como ejemplo documental, sin atribuirla a cualquier equipo de la fotografía.

En respaldo con grupo, la documentación muestra qué fuente está conectada y qué sucede al conmutar. Un inversor aislado no se convierte en inversor apto para inyección a red por disponer de salida de 230 V. La arquitectura y los dispositivos de separación determinan el modo de operación permitido.

Cargador PFC: respaldo desde grupo o red

El cargador PFC transforma alterna del grupo o la red en energía de carga de batería. Su papel se distingue del inversor, que hace la conversión inversa. La corrección activa del factor de potencia reduce la demanda aparente para una potencia activa dada; no aumenta la potencia disponible del alternador ni elimina los límites de carga de la batería.

La tabla de características especifica entrada de 230 V y 50 Hz, factor de potencia superior a 0,99 y rendimiento superior al 90 %. El texto general menciona también versiones de 120 V: su existencia no autoriza a aplicarles todos los valores de la tabla de 230 V. El equipo permite seleccionar tipo de batería y muestra estado, energía y alarmas.

Para una estimación didáctica, cargar a 28 V y 60 A supone 1.680 W en continua. Adoptando rendimiento 0,90 y factor de potencia 0,99, la demanda sería aproximadamente 1.867 W activos y 1.886 VA. Los supuestos sirven para entender la relación; la selección del grupo añade otras cargas, transitorios y prestaciones medidas. La tensión nominal de 24 V no es la tensión real constante durante la carga.

La ficha describe cuatro estados, entre ellos flotación e igualación. El perfil se selecciona según química y fabricante de la batería: nombrar una fase de igualación no permite aplicarla a todas las baterías selladas ni a litio. En un sistema con varias fuentes de carga se documentan consignas, corriente conjunta y prioridad de suministro.

Documentación: S08. Los valores corresponden a la versión documental identificada.

Inversor Solener de 2018: comprender el modo de búsqueda

El manual de 2018 explica un modo que reduce el consumo propio mientras espera una carga superior al umbral configurado. Al detectarla, pasa a suministro normal; al bajar la demanda, vuelve a búsqueda. Una carga pequeña puede recibir alimentación intermitente si queda por debajo del umbral. Por eso, una lámpara de baja potencia que parpadea no implica necesariamente una avería de conversión.

El umbral se ajusta según las cargas que deben permanecer alimentadas. Desactivar la búsqueda puede resolver incompatibilidades con pequeños receptores, pero aumenta el tiempo en funcionamiento normal. La decisión se incorpora al balance diario junto al consumo propio medido: ahorrar en espera carece de utilidad si el servicio necesario se interrumpe.

El documento describe protecciones por batería alta o baja, sobrecarga, cortocircuito y temperatura. Distingue también condiciones de rearme. El registro de una parada recoge carga, tensión de batería bajo demanda, ventilación, temperatura y alarma antes de reiniciar. La protección interna identifica una condición de trabajo; su repetición exige investigar la causa.

La refrigeración y el espacio de instalación se estudian con el manual del modelo. Los umbrales térmicos que una revisión ofrece como valores por defecto no se convierten en límites comunes para toda la gama. El capítulo conserva así una regla de lectura: función, ajuste y valor nominal deben relacionarse con el mismo equipo y revisión.

Documentación: S10. Los valores corresponden a la versión documental identificada.

20. Estructuras, superficie e integración en edificios

La cubierta forma parte de la instalación

La estructura sostiene módulos y transmite cargas al terreno o al edificio. Deben comprobarse peso propio, viento, nieve cuando corresponda, succión, deslizamiento, vuelco y resistencia de los anclajes. Un valor genérico de velocidad de viento del manual antiguo no sustituye al cálculo para el emplazamiento, la altura y la geometría reales.

En cubiertas interesa identificar material, apoyos, estado, impermeabilización y posibilidad de mantenimiento. La fijación debe llegar a un elemento resistente conforme al sistema elegido. Atornillar sobre una pieza de acabado sin comprobar su función estructural puede generar una falsa sensación de seguridad. Los pasos por la cubierta necesitan detalles de estanqueidad.

Materiales y durabilidad

El aluminio, el acero galvanizado y el acero inoxidable tienen aplicaciones diferentes. Las uniones entre metales, el ambiente salino y la retención de agua pueden favorecer corrosión. Se especifican materiales, tratamientos, pares de apriete y compatibilidad. Una estructura resistente al comienzo puede degradarse si sus detalles permiten corrosión o aflojamiento.

Las grapas se colocan en las zonas permitidas por el fabricante del módulo. La dilatación térmica y la longitud de perfiles se consideran en el montaje. El cableado se sujeta sin tensión en conectores y sin descansar sobre bordes cortantes. Las bandejas, abrazaderas y elementos de protección se seleccionan para exposición exterior.

Montaje coplanar elevado e integrado

El montaje coplanar sigue la pendiente de la cubierta. El elevado modifica inclinación y añade cargas y separación. La integración arquitectónica puede sustituir un elemento de la envolvente, de manera que el sistema cumple una función constructiva además de eléctrica. Por ello requiere estudiar agua, ventilación, fuego, reparación y prestaciones del edificio.

Los módulos bifaciales necesitan condiciones adecuadas detrás del módulo para aprovechar radiación posterior. Una cubierta opaca muy próxima puede limitar esa aportación. Los pasillos y la separación también influyen en la seguridad, limpieza y sustitución. La superficie de módulos es solo una parte de la superficie ocupada.

Visita técnica. Compruebe acceso de personas y equipos, evacuación, distancias de trabajo y posibilidad de reemplazar una unidad. Una distribución que ocupa toda la cubierta puede impedir el mantenimiento.

Leer un plano de estructura

Un plano de estructura es el documento con el que se fabrica, se replantea y se comprueba el montaje. Antes de dar por buena una estructura conviene revisar, en este orden, cinco datos que el propio plano proporciona.

1. Cajetín, fecha y revisión. Identifica el conjunto, quién lo dibujó y cuándo. Se trabaja siempre con la revisión vigente.
2. Inclinación y cotas generales. La estructura de las láminas 188 y 191 fija los módulos con una inclinación de 30°. Las cotas de altura, separación entre apoyos y voladizo determinan la sombra propia y la carga sobre cada apoyo.
3. Puntos de fijación del módulo. El plano del módulo indica la distancia entre agujeros de fijación (en el ejemplo, 1358 mm y 1003 mm, con orificios de 9 mm sobre un módulo de 2115 × 1054 mm). Las correas se taladran para coincidir con esas cotas.
4. Despiece, materiales y uniones. La lista de piezas recoge perfiles, chapas, tornillería normalizada y soldaduras, con su acero y su acabado (aquí, galvanizado según UNE-EN ISO 1461). Sirve para comprobar que llega a obra todo lo necesario.
5. Cimentación. La planta de cimentación da la posición de cada placa de anclaje y las diagonales de comprobación; la sección (lámina 190) indica el pozo, la capa de nivelado y la capa de cimentación.

Visita técnica. Los planos de ejemplo describen la geometría, no la validez para un emplazamiento. La comprobación de vuelco, arranque, cargas de viento y capacidad del terreno debe hacerse para cada proyecto.

21. Conductores, protecciones y puesta a tierra

Diseñar cada tramo

El cable se selecciona por intensidad admisible, caída de tensión, cortocircuito, tensión de aislamiento, ambiente y método de instalación. La intensidad admisible se corrige por temperatura, agrupamiento y otras condiciones aplicables. Una sección calculada por caída de tensión puede ser insuficiente térmicamente; una sección térmicamente válida puede tener una caída de tensión excesiva.

En un circuito de continua de dos conductores y longitud L de ida, una aproximación resistiva es ΔU = 2 × ρ × L × I / S. La resistividad ρ debe corresponder al material y temperatura adoptados. En alterna pueden intervenir reactancia y factor de potencia. Las tablas y criterios del proyecto completan este cálculo simplificado.

Protecciones en continua

Los dispositivos deben estar declarados para continua, con tensión, corriente y capacidad de corte adecuadas. La apertura de continua puede mantener un arco distinto al de alterna. No se utiliza un aparato de alterna suponiendo que funcionará igual. Los conectores no se separan bajo carga salvo que su diseño y procedimiento lo autoricen.

Las corrientes inversas entre cadenas paralelas pueden exigir fusibles u otras protecciones. La necesidad y el calibre se comprueban con el número de ramas, la corriente posible y el máximo fusible de serie del módulo, junto con las reglas aplicables. Una única cadena y muchas cadenas no tienen el mismo riesgo de retroalimentación.

Alterna sobretensiones y tierra

Se estudian sobreintensidades, contactos eléctricos, sobretensiones y seccionamiento. La elección de diferencial depende del inversor, de su vigilancia interna y del esquema permitido. Las protecciones de sobretensión se coordinan con el sistema de protección contra el rayo cuando existe. Su tipo, ubicación y cableado forman parte del proyecto.

La puesta a tierra y la equipotencialidad reducen diferencias de potencial peligrosas y permiten el funcionamiento previsto de las protecciones. No se unen automáticamente los polos del generador a tierra: esa decisión depende de la tecnología y el esquema. Tampoco se prescribe aquí separar o unir tierras sin examinar el conjunto de la instalación.

El REBT y sus instrucciones regulan instalaciones de baja tensión en España. Para la generación interesa la ITC-BT-40, además de las instrucciones relativas a documentación, conductores, protección y tierra que correspondan. La selección final debe considerar la versión aplicable y los requisitos del equipo.

Identificación y seguridad de intervención

Se señalizan circuitos, fuentes, polaridades, puntos de desconexión y presencia de doble alimentación. Antes de trabajar se identifican todas las fuentes, se aísla según procedimiento, se impide reconexión y se verifica la situación con medios adecuados. El campo solar puede conservar tensión mientras recibe luz, aunque el inversor esté desconectado. Las baterías pueden entregar corrientes de cortocircuito muy elevadas.

Criterio. Los esquemas del libro explican funciones. La ejecución requiere un unifilar completo, cálculos de coordinación, instrucciones de fabricante y pruebas.

22. Dimensionado de una instalación aislada

Definir el nivel de servicio

Una instalación aislada no dispone de la red como apoyo habitual. Se describe demanda diaria, potencia simultánea, cargas críticas, autonomía y posibilidad de grupo electrógeno. El proyecto debe decidir cuánto riesgo de falta de suministro se admite. Dos días de autonomía no garantizan servicio ilimitado durante una semana con poca radiación.

El inventario se organiza por meses y horarios. Una vivienda de fin de semana tiene un patrón distinto al de ocupación permanente. La refrigeración puede aumentar en verano; la iluminación, en invierno. Deben incluirse consumo propio del inversor, comunicaciones y dispositivos de control. El material técnico IDAE de instalaciones aisladas aporta una referencia de alcance y calidad de servicio, con fecha de 2009; sus prescripciones se contrastan con los equipos y requisitos actuales.

Secuencia de cálculo

Primero se cuantifica la demanda y se eliminan consumos evitables. Después se elige tensión del banco y arquitectura. Se calcula almacenamiento para la autonomía, se estima el generador para el periodo de diseño y se verifica la compatibilidad eléctrica. Se selecciona el inversor por potencia y arranques, y el regulador por tensión y corriente. Finalmente se dimensionan conductores, protecciones y estructura.

El orden es iterativo. Cambiar la tensión del banco modifica corrientes; cambiar módulos modifica número de unidades por cadena; ampliar batería modifica tiempo de recuperación. Una instalación que cubre la demanda media pero tarda demasiado en recuperar el banco después de varios días malos puede entrar en un déficit recurrente.

Recuperación y respaldo

Si el banco ha entregado 6 kWh a las cargas, la recuperación exige esa energía más las pérdidas de recarga, además de cubrir el consumo diario siguiente. El excedente del ejemplo no permite una recuperación rápida. Se estudia aumentar campo, reducir demanda, ampliar el periodo de recuperación o incorporar respaldo. La decisión depende de la criticidad del servicio.

En un cálculo horario se actualiza SOC teniendo en cuenta producción, consumo, eficiencia y límites de carga y descarga. Cuando no hay suficiente potencia o energía, se contabiliza demanda no suministrada. Este resultado informa más que una comparación de totales anuales.

Entrega. Documente la autonomía para la demanda prevista y las medidas que el usuario debe tomar durante periodos prolongados de baja radiación.

Recuperar energía además de cubrir demanda

Suponga demanda diaria de 3 kWh y una reserva descargada equivalente a 6 kWh en el mismo límite energético. Si un día favorable entrega 4 kWh, solo queda 1 kWh para recuperación: harían falta seis días iguales, antes de otros efectos. Aumentar autonomía sin revisar tiempo de recarga puede prolongar el déficit.

La selección combina secuencias de recurso, demanda, carga y descarga, reserva y respaldo. Se registra energía no suministrada y estado de batería, además del total anual. Una potencia media suficiente no garantiza servicio durante una secuencia desfavorable. El balance temporal se desarrolla en los capítulos 8 y 45.

El diseño aislado debe recuperar su reserva

Cubrir el consumo de un día favorable no asegura el servicio de una vivienda aislada. Una racha de baja producción consume reserva y la instalación debe recuperarla mientras sigue alimentando cargas. El dimensionado relaciona generación, almacenamiento y demanda con una secuencia temporal. La energía media anual no resuelve esa secuencia por sí sola.

El trabajo de campo del manual sigue siendo una buena base: emplazamiento, sombras, recorridos y ubicación de equipos. La ampliación añade perfiles de demanda, potencias simultáneas y condiciones de mantenimiento. Un frigorífico no se caracteriza multiplicando siempre su potencia de compresor por dieciocho horas. Se mide su energía diaria y se conserva la condición de temperatura y uso.

Las hojas antiguas contienen factores globales de rendimiento que permiten resolver un ejercicio con rapidez. En un proyecto se descomponen los procesos o se documenta exactamente qué incluye el factor. Si un resultado de simulación ya tiene pérdidas de inversor, no se descuentan otra vez. La sección de cable se verifica por intensidad admisible, caída, protección y condiciones; no se obtiene únicamente de una fórmula de caída.

23. Bombeo solar fotovoltaico

Almacenar agua en lugar de electricidad

Un sistema de bombeo puede aprovechar la generación durante el día y almacenar agua en un depósito. Así se desplaza parte del servicio hidráulico sin necesidad de batería eléctrica. La arquitectura reúne generador, electrónica de adaptación, motor-bomba, tubería, sensores y depósito. También puede existir bombeo directo o una fuente de apoyo.

Se define volumen diario, calendario de riego, altura, presión en el punto de uso y caudal admisible del pozo. La disponibilidad del recurso hídrico y las autorizaciones de captación son condiciones independientes de la disponibilidad solar. Una bomba de mayor potencia no resuelve un pozo que no puede reponer el agua extraída.

Altura manométrica total

La altura manométrica incluye desnivel geométrico, descenso del nivel durante el bombeo, presión requerida y pérdidas de carga. Estas últimas dependen de caudal, diámetro, longitud, rugosidad y accesorios. No se sustituyen siempre por un 10 % del desnivel. Una tubería larga y estrecha puede generar pérdidas mucho mayores.

Una presión de un bar equivale aproximadamente a 10,2 m de columna de agua. Si el riego exige presión, se añade al desnivel y a las pérdidas. La curva del sistema relaciona altura necesaria y caudal; la curva de la bomba relaciona altura y caudal disponibles. El punto de trabajo se obtiene de su interacción y cambia cuando cambia la velocidad o el nivel del agua.

Energía y selección de bomba

La energía hidráulica para mover un volumen V es Eh = ρagua × g × V × H. Con V en m³, densidad en kg/m³ y altura en m, el resultado es J. Para convertir a kWh se divide por 3.600.000. La energía eléctrica requerida es Eh dividida por la eficiencia conjunta pertinente. La eficiencia no se supone universal para motores de continua o alterna.

Motor electrónica y controles

Los motores pueden ser de continua o alterna; las bombas, de desplazamiento positivo o centrífugas, entre otras familias. El equipo se escoge por el servicio y la curva de operación, no por una preferencia general por una tecnología. Un variador solar puede modificar velocidad y seguir el punto de potencia del campo.

El volumen diario no se obtiene necesariamente multiplicando un caudal nominal por las HSP. Hay irradiancia variable, umbral de arranque, límites de velocidad y altura que vencer. Se estudia el caudal en cada condición. Los sensores evitan trabajo en seco y desbordamiento, y se define el comportamiento frente a fallo de sonda o pérdida de comunicación.

Depósito tubería y explotación

El depósito se calcula por autonomía de agua, reserva útil, calidad sanitaria cuando corresponda y variación de demanda. La tubería se comprueba por velocidad, pérdidas, presión, golpes de ariete y material. Se ensaya el descenso del pozo durante bombeo y su recuperación. El mantenimiento incluye limpieza de filtros, inspección de válvulas y registro de volúmenes.

Corrección del material antiguo. Las fórmulas hidráulicas requieren paréntesis y unidades consistentes. La altura de diseño y el rendimiento se obtienen del sistema real, no de porcentajes fijos elegidos por el tipo de corriente del motor.

El BSD Solener: del generador solar a la bomba

El sistema BSD alimenta un motor trifásico de superficie o sumergible desde un generador fotovoltaico. En esta arquitectura la producción se transforma en agua bombeada durante las horas de recurso; las baterías no forman parte del suministro solar directo. El depósito permite desplazar el uso del agua respecto al momento de bombeo. La ficha contempla accesorios para sondas, presostatos y apoyo de grupo o red.

La ficha distingue las familias de salida nominal de 230 y 380 V. La tensión nominal del motor, la tensión de arranque del convertidor y su ventana de máxima potencia describen magnitudes diferentes. Ninguna de ellas sustituye la comprobación de la tensión de circuito abierto de las cadenas en frío.

La misma ficha declara eficiencia europea del 96 % y protección IP45. La frecuencia y la tensión de salida varían con irradiación y carga de la bomba. Por ello, una potencia nominal eléctrica no entrega por sí sola el volumen diario: hacen falta curva de la bomba, altura manométrica, pérdidas hidráulicas y perfil de recurso. Tampoco se adopta como garantía general la afirmación comercial de caudal casi constante con seguimiento.

El manual de 2017 especifica intervalos de circuito abierto de 300–360 V para los sistemas de 230 V y de 620–760 V para los de 380 V. Son criterios de esa versión, diferentes de los máximos de la ficha. Antes de combinar documentos se verifica la correspondencia con el modelo y número de serie. La tabla de células de la ficha contiene un intervalo recomendado que supera su propio máximo en una columna; esa incoherencia impide usarla como regla de dimensionado.

El manual identifica dos ajustes: punto de trabajo del generador y límite de caudal. El primero adapta la captación al conjunto; el segundo limita el servicio hidráulico. Documenta también una salida auxiliar de 24 V y 0,6 A: su capacidad es 14,4 W, no la potencia del motor. Es apropiado distinguir en el esquema suministro de potencia, alimentación auxiliar y orden de marcha.

Los indicadores separan disponibilidad del campo solar y alimentación de la bomba. El amarillo intermitente informa de tensión insuficiente; el verde informa de alimentación al motor. Si hay señal solar y no sale agua, el diagnóstico incorpora orden de marcha, presostato, nivel, sentido de giro y circuito hidráulico. Se registra cada condición antes de atribuir el fallo a los paneles.

Documentación: S04. Los valores corresponden a la versión documental identificada.

La bomba se elige para una instalación hidráulica

Un sistema de bombeo no termina en la salida eléctrica del convertidor. Termina en el agua entregada, con un volumen, una presión y un horario. La profundidad del pozo por sí sola no determina altura manométrica: se estudian nivel dinámico, desnivel, presión de uso y pérdidas. Esas condiciones cambian con caudal y explotación del recurso.

Las curvas de bomba y de instalación se comparan para encontrar el punto de operación. En bombeo solar directo ese punto puede desplazarse durante el día. La frecuencia variable no garantiza que cualquier caudal sea admisible para refrigeración, rendimiento o servicio. La protección por nivel y la capacidad del pozo acompañan al ajuste eléctrico.

El acumulador hidráulico del proyecto puede ser un depósito. Su capacidad desplaza el momento de consumo del agua, pero no permite que el motor siga funcionando de noche sin otra fuente. La energía hidráulica se expresa como rho por g por volumen por altura. Con unidades SI, el resultado se convierte de julios a Wh dividiendo entre 3.600. Para energía eléctrica de entrada se divide por el rendimiento definido de la cadena. No se adopta un recargo fijo del diez por ciento como cálculo universal de pérdidas de tubería.

24. Farolas solares y otras cargas autónomas

Un servicio nocturno

La farola solar reúne módulo, regulador, batería, luminaria, soporte y control. Su demanda aparece principalmente de noche, por lo que la batería es central en el balance. Deben definirse duración de la noche de diseño, niveles de iluminación, regulación horaria y autonomía. La potencia de una luminaria no demuestra que el espacio reciba la iluminación adecuada.

El estudio luminotécnico considera distribución de luz, altura, separación, uniformidad, deslumbramiento y entorno. Elegir un poste más alto cambia alcance y cargas mecánicas. Orientar el módulo para recibir más Sol puede entrar en conflicto con la disposición del punto de luz, y una sombra sobre el pequeño campo puede comprometer toda la autonomía.

Balance diario y mes de diseño

Para una luminaria regulada se suma la energía de cada periodo. Se incorpora consumo del controlador y pérdidas. El dimensionado solar combina la noche de mayor demanda con el recurso del periodo relevante. Una autonomía calculada para una noche corta de verano no describe el funcionamiento en invierno.

Batería soporte y control

La batería puede situarse en una caja elevada, dentro del poste o en un alojamiento accesible. Cada solución cambia temperatura, protección frente a agua, posibilidad de robo y facilidad de sustitución. La ubicación no debe impedir ventilación requerida ni exponer terminales. Se estudian cimentación, corrosión y mantenimiento con herramientas adecuadas.

El controlador puede utilizar calendario astronómico, medida de luz y programación horaria. Se comprueba qué sucede después de varios días nublados: reducción de potencia, desconexión de ciertos periodos o continuidad de un nivel mínimo. Esta estrategia se acuerda con el servicio previsto y se documenta.

Telecomunicaciones caravanas y sensores

En aplicaciones pequeñas, un consumo permanente de pocos vatios puede dominar el balance. Un equipo de 5 W durante 24 horas utiliza 120 Wh/día. Su energía debe medirse incluyendo transmisión, espera y convertidores. Las cargas de continua pueden reducir conversiones, pero requieren tensiones compatibles y protección.

Recepción. Pruebe al menos un ciclo completo y registre energía, SOC y encendido. El hecho de que la farola ilumine la primera noche no demuestra autonomía durante el periodo de diseño.

Comprobar el periodo desfavorable

Para una luminaria didáctica de 40 W durante 14 horas, la demanda es 560 Wh por noche antes de auxiliares. Con solo 2 HSP en el periodo de diseño y un factor supuesto de entrega 0,60, la potencia solar de partida sería 560 / (2 × 0,60) = 467 Wp. Utilizar doce horas de funcionamiento o HSP estivales reduciría artificialmente el tamaño calculado.

La batería se comprueba con energía utilizable al final del horizonte de diseño, temperatura y autonomía. La programación de intensidad se justifica por el servicio lumínico requerido, no solo por ahorro. Poste y cimentación se estudian por cargas y terreno; el peso de equipos modifica la solución mecánica.

Alumbrado: tres arquitecturas que conviene distinguir

Una farola solar autónoma contiene una reserva local de energía: panel, regulador, batería y luminaria trabajan para cubrir la noche. La segunda arquitectura incorpora seguimiento al captador; busca más producción con una superficie limitada, a costa de añadir movimiento y mantenimiento. La tercera conecta el generador a la red y toma de ella la energía nocturna. Estas soluciones cubren el mismo servicio luminoso mediante balances diferentes.

En el seguidor acoplable al poste descrito por Solener, el objetivo es generar durante el día para la red y alimentar de la red el alumbrado nocturno. La energía vertida no queda reservada físicamente para esa farola. El contador registra intercambios y el tratamiento económico depende de la modalidad y del contrato. No se promete una equivalencia de un kilovatio hora vendido por uno comprado. Marco de consulta: referencia E03.

El descenso del precio de los módulos cambia la decisión. IRENA recoge una reducción aproximada del 90 % desde finales de 2009. Se trata de una tendencia internacional del componente, no del precio total de una farola instalada. Con módulos baratos, ampliar un captador fijo puede resultar más conveniente que incorporar un seguidor pequeño. La comparación exige añadir soporte, batería si existe, obra, limpieza y reparaciones. Referencia E01.

Un ejemplo didáctico: una luminaria de 30 W funcionando diez horas solicita 0,30 kWh en sus bornes. Con una cadena de suministro de rendimiento supuesto 0,85 hacen falta 0,353 kWh antes de esas pérdidas. Si la reserva útil requerida es de tres noches, hacen falta 0,90 kWh útiles en luminaria, además de la reserva que decida el proyecto. Esto no dimensiona automáticamente el panel: faltan invierno, perfil de regulación, temperatura, sombreado y recuperación de batería.

El manual del controlador de farola Solener consultado describe un reloj sincronizado por la señal del panel y una programación por intervalos. Para esa versión concreta declara alimentación de 10 a 16 V, hasta 10 A por salida y 20 A en total. Esas cifras identifican el controlador del documento, no una gama universal ni una especificación de un producto actual. La función que permanece es coordinar carga, encendido y autonomía para el servicio previsto.

La decisión empieza por iluminancia, uniformidad, horario y emplazamiento. Evitar una zanja larga puede favorecer una solución autónoma; disponer de red y acceso fácil al mantenimiento puede cambiar el resultado. La guía del DOE sobre alumbrado solar subraya que la utilidad económica depende de la aplicación. Referencia E04.

Documentación del equipo: S01

El alumbrado se diseña para una noche concreta

Una farola autónoma reúne recurso diurno y servicio nocturno. La energía solicitada depende de potencia en cada nivel y duración de ese nivel. Una reducción programada puede disminuir consumo sin reducir igual todas las prestaciones luminosas: se comprueba el servicio requerido en cada tramo horario. El invierno combina noches largas y menor recurso en numerosos emplazamientos.

Los umbrales de batería y panel del archivo pertenecen al controlador descrito. Su función consiste en administrar carga, descarga y reconocimiento del ciclo diario. Cambiar batería, módulo o luminaria exige comprobar tensiones, corrientes y compatibilidad. Un umbral de encendido no es la misma magnitud que el límite de descarga de batería.

La farola con seguimiento y el seguidor acoplable a poste son desarrollos distintos. La primera puede trabajar con reserva local; el segundo descrito por el autor genera para la red durante el día y consume de ella de noche. La reducción del coste de los módulos cambia la comparación entre captación fija y movimiento. El archivo explica la solución histórica; la decisión actual incorpora coste del soporte, reparación, batería y servicio de iluminación.

25. Fotovoltaica conectada a red y autoconsumo

Balance instantáneo

En autoconsumo, parte de la generación abastece cargas asociadas. Si la producción supera la demanda, puede existir excedente; si es inferior, se importa energía. Sin batería, el balance simplificado en cada intervalo es autoconsumo = mínimo de generación y demanda; excedente = máximo de generación menos demanda y cero; importación = máximo de demanda menos generación y cero.

El consumo anual y la producción anual pueden ser iguales y, aun así, existir importaciones y excedentes importantes. El motivo es el horario. Una vivienda que demanda principalmente por la noche puede autoconsumir directamente una fracción pequeña de su producción diaria. Por eso el dimensionado utiliza perfiles horarios, no solo facturas anuales.

Dos indicadores distintos

La tasa de autoconsumo divide la generación utilizada localmente entre la generación total. La autosuficiencia divide esa misma energía entre la demanda total. Ambos indicadores tienen denominadores diferentes. Con batería hay que definir si se cuenta energía a la entrada o a la salida y cómo se atribuyen las pérdidas.

Potencia del campo y del inversor

El dimensionado estudia generación, demanda, superficie, presupuesto y condiciones de conexión. La relación entre potencia continua del campo y potencia alterna del inversor afecta a la utilización y al recorte de potencia. Una sobredimensión autorizada puede aumentar energía durante horas de irradiancia moderada, pero requiere respetar todos los límites eléctricos del equipo.

La orientación este-oeste puede reducir el pico y distribuir generación. Una orientación sur puede dar más energía anual en condiciones favorables. Ninguna se elige sin comparar la demanda, las sombras y el espacio disponible. La instalación de batería se valora a partir del excedente aprovechable y del déficit posterior, no de la producción total.

Modalidades y medida

El RD 244/2019 distingue autoconsumo sin excedentes y con excedentes, y regula modalidades individuales y colectivas. La compensación simplificada exige requisitos específicos, entre ellos potencia de producción asociada no superior a 100 kW y origen renovable. Su valoración económica no equivale a guardar físicamente energía en la red: dentro del periodo de facturación, la compensación no puede superar el valor económico de la energía consumida de la red en los términos de la norma.

Se revisan contador, sensores, sentido de medida, comunicaciones y límites de exportación. Un sistema sin excedentes necesita un mecanismo autorizado y una respuesta adecuada si falla la medida. Un contador instalado al revés o una configuración incorrecta puede producir balances falsos y controlar mal el inversor.

Comportamiento durante apagón. Una instalación de red convencional deja de suministrar al desaparecer la red. El respaldo requiere una arquitectura específica como la explicada en el capítulo 19.

La cadena fotovoltaica y el inversor se comprueban juntos

Una planta conectada a red combina configuración eléctrica, producción y demanda o venta según su arquitectura. El recurso ayuda a estimar energía; la ficha del inversor limita tensión, corriente y potencia en sus entradas. Son comprobaciones relacionadas, pero una estimación anual favorable no demuestra que una cadena sea admisible en frío.

El PR resume rendimiento normalizado con un límite definido. No es un factor universal para elegir potencia nominal del inversor multiplicando siempre la potencia de módulos por 0,8. La relación entre potencia DC y AC se evalúa con curvas, límites, temperatura, pérdidas por recorte y economía. También se considera cómo se distribuyen las cadenas entre seguidores MPPT.

Las referencias de venta y arquitectura del manual corresponden al archivo histórico. El lector puede aprovechar el recorrido desde campo hasta medida y conexión, sin adoptar modelos, tarifas o trámites antiguos. En autoconsumo, generar más energía anual que la demanda no elimina la importación nocturna. El balance conserva coincidencia temporal, excedentes y compras como magnitudes separadas.

26. Autoconsumo colectivo y almacenamiento conectado a red

Compartir generación

Una instalación colectiva puede asociar varios consumidores a un generador. El reparto administrativo de energía no equivale necesariamente a una conexión física directa de cada vivienda al inversor. Se describen participantes, medida, modalidad, acuerdos de reparto y responsabilidades de operación. La guía de IDAE ofrece procedimientos y modelos para organizar la tramitación.

La proximidad y asociación deben comprobarse en el artículo 3 del RD 244/2019 vigente. El texto consultado incorpora un supuesto para fotovoltaica o eólica de hasta 5 MW a distancia inferior a 5.000 m a través de redes. No se utiliza ese supuesto como regla universal: hay otras condiciones y configuraciones que deben verificarse.

Diseñar el reparto

El análisis utiliza perfiles de consumo de cada participante. Un coeficiente adecuado para una oficina puede ser poco útil para una vivienda con demanda nocturna. Se compara el aprovechamiento conjunto, la forma de asignación y los compromisos de cada consumidor. Se conserva una versión firmada del acuerdo y se revisa qué ocurre si cambia un participante.

Añadir batería

La batería desplaza energía a horas posteriores, con pérdidas y límites de potencia. Puede acoplarse en continua o en alterna según arquitectura. Se comprueba cómo interactúan inversor solar, batería, contador y control. En un colectivo deben definirse propiedad, medida y criterio de asignación del almacenamiento antes de valorar su beneficio.

Para valorar una batería individual se obtiene el excedente disponible en cada intervalo y el déficit posterior. Una batería de 10 kWh no entrega todos los días 10 kWh si solo existen 3 kWh de excedente para cargarla. Si la potencia de carga es pequeña puede quedar excedente sin almacenar aunque exista espacio energético libre.

Gobernanza y explotación

El acuerdo define quién mantiene, quién paga reposiciones, cómo se distribuyen costes, qué datos recibe cada participante y cómo se gestionan averías. En una comunidad también se estudian acceso a cubierta, seguros y decisiones sobre equipos. La claridad documental evita que una instalación técnicamente válida pierda utilidad por falta de coordinación.

Revisión periódica. Compare reparto previsto con energía aprovechada por cada consumidor. Los cambios de horarios pueden justificar revisar el acuerdo dentro de las opciones permitidas.

Un dato normativo debe llevar fecha y condiciones

La definición de proximidad para determinadas instalaciones asociadas a través de red ha cambiado respecto a los apuntes antiguos. El texto consolidado consultado del RD 244/2019 recoge, bajo sus condiciones, generación fotovoltaica o eólica de hasta 5 MW a distancia inferior a 5.000 m. Debe revisarse la definición completa y su vigencia para cada caso; no es una autorización genérica para cualquier instalación.

27. Normativa y documentación del proyecto en España

Tres niveles de revisión

El proyecto eléctrico, la conexión y la intervención en el edificio responden a exigencias distintas. La normativa de autoconsumo no sustituye la seguridad eléctrica; el cumplimiento eléctrico no demuestra autorización urbanística; una licencia no acredita por sí sola capacidad estructural. La documentación reúne estos niveles de manera coherente.

El manual antiguo contiene referencias a primas, cuotas y trámites de otra época. No se trasladan a esta edición como condiciones actuales. Antes de ejecutar se verifica normativa estatal, autonómica, municipal y las condiciones concretas de acceso y conexión. Las guías prácticas son útiles, pero la norma aplicable y la resolución del expediente determinan los requisitos reales.

CTE y generación renovable

La sección HE5 del DB HE consultado se aplica, entre otros supuestos, a edificios nuevos de más de 1.000 m² construidos y determinadas ampliaciones, reformas integrales o cambios de uso. La potencia mínima se obtiene como la menor de P1 = Fpr,el × S y P2 = 0,1 × (0,5 × Sc - Soc). El factor es 0,005 kW/m² para residencial privado y 0,010 para otros usos. S, Sc y Soc se definen en el documento; Soc es la cubierta ocupada por captadores solares térmicos. Hay condiciones y excepciones que deben revisarse en el texto completo.

Contenido técnico mínimo de trabajo

La memoria o proyecto describe emplazamiento, objetivo, demanda, recurso, arquitectura, equipos, cálculos y normativa. Los planos incluyen disposición de módulos, recorridos, protecciones y puesta a tierra. La relación de equipos identifica modelos y revisiones. El presupuesto separa suministro, montaje, legalización, pruebas y mantenimiento.

El expediente conserva fichas, certificados y procedimientos. En una instalación con respaldo incorpora los modos de operación y la conmutación. En bombeo añade información hidráulica; en farolas, luminotécnica; en cubierta, justificación estructural y estanqueidad. La documentación debe permitir mantener el sistema años después de instalarlo.

Control de cambios

Una sustitución de módulo o inversor puede alterar tensión máxima, corriente, estructura o certificaciones. El equipo instalado debe coincidir con el documentado o con una modificación verificada. Se registra qué cambió y por qué. Entregar un plano del diseño inicial cuando la obra terminó con otra configuración impide una intervención segura.

Referencia temporal. La información normativa de esta edición se consultó el 17 de septiembre de 2026. La comprobación del texto aplicable se repite al tramitar cada instalación.

28. Seguimiento solar

Seguir el movimiento aparente del Sol

Un seguidor modifica la orientación del generador para mejorar captación. Puede disponer de un eje o de dos. Los sistemas de un eje cambian una coordenada de orientación; los de dos permiten ajustar dos movimientos. Su beneficio depende de latitud, recurso directo y difuso, geometría, restricciones y mantenimiento.

El incremento energético no es una constante aplicable a cualquier instalación. Debe simularse con la disposición real y compararse con una estructura fija. En algunos emplazamientos, ampliar un campo fijo puede ser más sencillo; en otros, la limitación de superficie o las condiciones del recurso favorecen el seguimiento. El coste y la disponibilidad completan la decisión.

Filas sombras y backtracking

En plantas con filas móviles, seguir exactamente la dirección solar puede producir sombras entre filas cuando el Sol está bajo. El backtracking modifica el ángulo para reducir esas sombras. La relación entre separación y anchura de fila influye en el resultado. Un cálculo que ignore el sombreado puede sobreestimar energía.

La pendiente del terreno y diferencias de cota complican la geometría. Se modelan o se incorporan correcciones específicas. La estructura, motores, cableado móvil y control deben resistir ciclos de operación. El recorrido del cable permite movimiento sin tensiones, abrasión ni radios de curvatura inadecuados.

Posición de seguridad y fallos

Se define una posición de seguridad frente a viento u otras condiciones según diseño. El sistema debe detectar el evento y disponer de una respuesta válida si falla la alimentación, el sensor o la comunicación. La protección no se reduce a programar un número de velocidad de viento sin validar estructura y dinámica.

El mantenimiento revisa holguras, fijaciones, transmisión, actuadores, sensores y alimentación auxiliar. Una fila detenida puede producir menos energía sin activar inmediatamente una alarma evidente. La comparación de ángulos y producción entre filas ayuda a identificar el fallo.

Aplicación. En una cubierta pequeña, el aumento de complejidad mecánica y cargas puede ser decisivo. El seguimiento no se añade automáticamente para compensar una orientación desfavorable.

Del cuerpo del seguidor al plano de módulos

Las fotografías de fabricación permiten recorrer el mecanismo en sentido inverso al de la energía eléctrica. El viento actúa sobre los módulos; el bastidor transmite esfuerzos al cuerpo y a los apoyos; el accionamiento mantiene o modifica la orientación. El motor no se dimensiona únicamente por el peso. Importan momentos, rozamiento, geometría, aceleraciones, holgura y situación de seguridad.

Un cuerpo mecanizado, una corona y un poste son piezas distintas del mismo sistema. El cuerpo conecta apoyos y elementos de giro. La corona participa en la reducción y transmisión del movimiento. El poste enlaza con la base. La documentación de fabricación relaciona tolerancias, materiales y uniones, mientras el proyecto verifica cargas y terreno. La apariencia de una pieza no permite confundirla con una turbina.

La revisión mecánica empieza por puntos medibles: posiciones extremas, separación respecto al suelo, juego en uniones y respuesta de finales de recorrido. Continúa con la estrategia ante viento y fallo de alimentación. Una posición de seguridad debe ser alcanzable dentro de las condiciones previstas; escribir una orden en el controlador no prueba que el conjunto pueda ejecutarla bajo carga.

El seguimiento puede mejorar el aprovechamiento solar en plantas sobre terreno, aunque añade inversión y mantenimiento. Esa comparación, descrita por el DOE, no se traslada sin más a una farola pequeña. A mayor escala, la distribución de costes y la superficie disponible son diferentes. Referencia E02.

Seg6: qué mide y cómo decide el movimiento

La ficha del Seg6 describe seguimiento a dos ejes mediante sensor solar. El controlador busca orientar el plano hacia el Sol y llevarlo a posición horizontal por noche, viento excesivo o vibración. Utiliza anemómetro y, opcionalmente, acelerómetro; el alcance de cada protección depende de los sensores realmente instalados y de la configuración.

Las salidas pueden actuar sobre motores de continua o sobre contactores y variadores. La ficha contempla tiempo muerto al invertir el giro: evita cambiar inmediatamente de sentido, pero no certifica por sí solo la compatibilidad eléctrica de un accionamiento. La potencia del bastidor no se deduce de los 4 A de la tarjeta.

La pantalla permite observar tensión, temperatura interna, viento, señales de luz, ángulo y vibración. Una ficha de ensayo útil relaciona esas lecturas con la orden y el movimiento obtenido. Por ejemplo, una alarma de viento con el bastidor inmóvil exige comprobar si está ya en protección, si hay bloqueo mecánico o si falta alimentación del accionamiento.

Cuando incorpora acelerómetro, el controlador puede establecer límites de recorrido por software. La ficha exige además finales de carrera de seguridad. Son funciones distintas: una depende del cálculo y la configuración; la otra limita físicamente una situación prevista. La prueba debe abarcar ambos ejes y la respuesta ante pérdida de señal o suministro definida para ese equipo.

Documentación: S05. Los valores corresponden a la versión documental identificada.

Seguir el Sol exige también gobernar los esfuerzos

El seguimiento modifica geometría y recurso sobre el plano. La mejora energética se compara con una referencia fija definida y con las condiciones del lugar. Un porcentaje máximo comercial no predice el incremento de cualquier seguidor. La separación entre filas, la disponibilidad y las estrategias de protección pueden cambiar el resultado anual.

El mecanismo conecta bastidor, cuerpo, transmisión, motor y apoyos. El viento genera momentos que dependen de superficie y geometría; el peso no describe todo el esfuerzo. La posición de protección se diseña para el conjunto y su accionamiento. La electrónica puede ordenar un movimiento, pero el ensayo demuestra si el mecanismo lo ejecuta en las condiciones previstas.

Las fotografías corregidas de carcasas y coronas se leen como una secuencia de fabricación de seguidores. En esta ampliación se añaden dibujos del archivo y esquemas funcionales de control. El sensor de posición solar, la medida de viento y los finales de carrera tienen funciones diferentes. La documentación del modelo define su interacción; una tarjeta antigua y Seg6 no comparten automáticamente conexiones ni respuesta nocturna.

29. Recepción pruebas y puesta en servicio

Verificar lo que se ha construido

La recepción comprueba que la obra coincide con el diseño y funciona con seguridad. La revisión visual verifica módulos, estructura, cables, conectores, cajas, identificación, accesibilidad y signos de daño. La revisión documental comprueba modelos, números de serie, fichas y planos finales. Las pruebas se ejecutan según procedimientos aplicables y límites de los equipos.

No se improvisan ensayos de aislamiento con electrónica conectada si el fabricante exige separarla. Tampoco se cortocircuita un campo de forma manual para medir corriente. Los instrumentos, categoría de medida, aislamiento y procedimiento deben corresponder a las tensiones y corrientes presentes. Las mediciones de cadenas se interpretan junto con irradiancia y temperatura.

Comprobaciones eléctricas y funcionales

Se verifica polaridad, continuidad de conductores de protección y conexiones, tensiones de cadenas y características de aislamiento mediante el procedimiento adecuado. Se comprueban protecciones, ajustes y seccionamiento. La puesta a tierra se ensaya dentro del esquema correspondiente. La medida del rendimiento se realiza con condiciones suficientemente conocidas para interpretar el resultado.

En una instalación de red se comprueban sincronización, parada cuando corresponde y recuperación. En una sin excedentes se prueba el control de exportación y su condición de fallo. En una con batería se prueban límites de carga y descarga y comunicación BMS. En una con respaldo se ensaya pérdida de red, transferencia, servicio crítico y retorno.

Pruebas por aplicación

En bombeo se registra caudal, altura, nivel dinámico del pozo, consumo y respuesta de sondas. En farolas se revisan horarios y niveles, además del balance de energía. En aisladas se comprueban arranques y desconexión de cargas no prioritarias. En seguidores se ensayan recorrido y posición de seguridad según el sistema.

Acta y formación al usuario

El acta identifica fecha, responsables, instrumentos, pruebas, resultados y observaciones. Incluye las incidencias pendientes y su resolución antes de aceptación. Las lecturas iniciales sirven como referencia para mantenimiento. El usuario recibe instrucciones de operación, parada, alarmas, contacto de servicio y documentación.

Cierre de obra. La puesta en marcha del inversor no equivale a recepción completa. El servicio, la seguridad y la documentación deben quedar comprobados.

La recepción convierte el montaje en una instalación documentada

La entrega de equipos no demuestra todavía que funcionen como conjunto. La recepción relaciona diseño previsto, montaje realizado y resultados de comprobación. Cada medida identifica instrumento, condiciones, circuito y criterio de aceptación. Un valor aislado sin ese contexto puede describir otra situación y dar una falsa sensación de conformidad.

El material original enumera documentación y pruebas. Para estudiarlo conviene separar lo que se observa, lo que se mide y lo que se ensaya funcionalmente. La observación identifica daño, fijación y rutas; la medida caracteriza polaridad, tensión u otra magnitud; la prueba funcional comprueba una respuesta prevista. Ninguna de estas evidencias sustituye por completo a las otras.

El acta final incluye incidencias y solución, además de resultados favorables. Un plano actualizado conserva identificación de cadenas, equipo, protección y conexiones. El usuario recibe una explicación del servicio y del comportamiento normal. Las referencias contractuales del archivo se utilizan como ejemplo de estructura documental, sin convertir plazos o garantías antiguas en condiciones vigentes de esta edición.

30. Operación, mantenimiento y diagnóstico

Mantener el servicio

El mantenimiento preventivo busca evitar fallos; el correctivo restablece el servicio; el basado en condición utiliza medidas y alarmas. La frecuencia se adapta al lugar, al equipo y a la criticidad. Un campo en ambiente polvoriento, una batería en recinto caliente y una instalación remota necesitan planes diferentes.

Se conservan planos finales, números de serie, ajustes, garantías e historial de intervenciones. Cada modificación actualiza el registro. El manual de buenas prácticas de operación y mantenimiento citado en las referencias organiza actividades y responsabilidades; las instrucciones específicas del equipo completan el plan.

Inspección y limpieza

Se revisan daños de vidrio, humedad, corrosión, suciedad, cables, conectores, protecciones y estructura. Se verifica apriete mediante procedimientos y pares definidos, evitando reapretar indiscriminadamente. La limpieza se decide por pérdida estimada, seguridad de acceso y coste. Agua, herramientas y horario deben ser compatibles con el módulo y evitar choque térmico o abrasión.

Los equipos electrónicos necesitan disipación libre. Se revisan filtros y ventiladores cuando existen, sin introducir humedad o polvo en el interior. Las baterías se inspeccionan según química y construcción. En plomo abierto se utiliza el procedimiento de mantenimiento del fabricante; en litio se revisan alarmas, temperatura y estado comunicado por BMS.

Diagnóstico con medidas

Una caída de producción puede proceder de baja radiación, sombra nueva, limitación de exportación, recorte del inversor, desconexión de una cadena o avería. Se compara producción con recurso y con grupos equivalentes. Un dato bruto de kWh no permite separar todas esas causas. Conviene conservar energía, potencia, tensiones, corrientes, temperatura y códigos de alarma.

Si una batería llega vacía al amanecer, se revisa generación, demanda, ajustes y capacidad. Si una bomba gira sin dar el caudal previsto, se revisan altura, pozo, filtros, tubería y velocidad. El diagnóstico sigue la cadena energética y evita sustituir componentes solo por una sospecha.

Garantías y reposiciones

La garantía de producto y la garantía de potencia de un módulo tienen objetos distintos. La cobertura se revisa por condiciones, procedimiento y responsable. No se inventan plazos universales a partir del manual antiguo. Se registra fecha de suministro, instalación y puesta en servicio.

Indicador útil. Mida disponibilidad y servicio entregado, además de energía producida. Un sistema puede conservar producción anual y fallar precisamente cuando una carga crítica lo necesita.

Un indicador necesita un límite y una referencia

Si una instalación de 5 kWp entrega 400 kWh en un mes, su rendimiento específico mensual es 80 kWh/kWp. Ese valor no demuestra avería sin conocer irradiación, orientación, disponibilidad y restricciones. Para analizarlo se compara con recurso y una referencia coherente del mismo periodo.

Un registro útil distingue fallo real, falta de comunicación y dato incompleto. Conserve fecha zona horaria unidades y estado de equipos. La pérdida de conexión a una plataforma no implica necesariamente que el inversor haya dejado de producir. Las alarmas y medidas locales permiten contrastarlo.

Diagnóstico de seguidores: identificar primero la tarjeta

El manual de mantenimiento eléctrico, versión 1.3 MCGS, desarrolla Seg3, Seg4 y Seg5. Seg3 se alimenta exclusivamente a 24 V; Seg4 admite 12 o 24 V. Para Seg5, el cuadro de bornes especifica alimentación de 10 a 30 V. Esta información impide tratar sus conectores como intercambiables con Seg6.

En Seg3 y Seg4 el manual relaciona entradas de maniobra, común, alimentación y órdenes norte, sur, este y oeste. En Seg3 existe un común de movimiento NA cuya relación con la alimentación forma parte del esquema específico. En Seg5 aparecen salidas PNP y entradas diferenciadas de anemómetro. Cambiar de generación de tarjeta exige revisar alimentación, tipo de salida y lógica de sensores.

El documento enumera síntomas como movimiento de protección sin viento, ausencia de respuesta al viento o retorno nocturno incorrecto. Para el libro se convierten en una secuencia de diagnóstico: identificar tarjeta y revisión; contrastar alimentación; registrar señal del sensor; observar orden; comparar con movimiento. Las intervenciones sobre puentes, componentes o conexiones pertenecen al procedimiento de reparación de esa revisión.

El registro conserva posición inicial, velocidad de viento indicada, tensión, eje solicitado y resultado. No se aplica a todos los seguidores una posición nocturna descrita para una tarjeta antigua: Seg6 documenta otra estrategia. Así, un comportamiento aparentemente incorrecto puede ser normal para el modelo instalado.

Documentación: S06. Los valores corresponden a la versión documental identificada.

Mantenimiento: buscar cambios respecto a un estado conocido

Una revisión tiene más valor cuando existe un registro inicial. Se compara producción con recurso, temperaturas con carga y movimientos con órdenes. El objetivo consiste en detectar un cambio que explique una pérdida o una anomalía. Una fotografía ayuda a localizar y comunicar; una medida permite caracterizar la condición.

El archivo distingue mantenimiento preventivo y correctivo. Para convertirlo en un plan se relaciona cada tarea con equipo, acceso, criterio y frecuencia justificada. No se programa una misma operación para batería abierta, batería sellada y equipo de litio. Tampoco se aplica el mismo engrase a mecanismos que el fabricante describe de forma diferente.

El historial registra alarmas, intervención y resultado posterior. Borrar contadores puede impedir comparar periodos si no se conserva antes su lectura. Reiniciar un equipo sin registrar la condición elimina información sobre el fallo. Las tareas del manual se leen por modelo y revisión; el libro incorpora el razonamiento que permite elegir qué dato falta antes de actuar.

31. Viabilidad económica y ambiental

Comparar alternativas completas

El análisis económico reúne inversión, operación, mantenimiento, reposiciones, seguros, financiación cuando exista y valor de energía. Se estudia el horizonte y la incertidumbre. Los precios del ejemplo son hipótesis para practicar; no son tarifas vigentes ni presupuestos comerciales.

En autoconsumo se distingue energía que evita compra, excedente valorizado y energía perdida. Un kilovatio hora autoconsumido y uno exportado pueden tener valores diferentes. En una aislada el beneficio puede ser evitar extensión de red o combustible. En bombeo puede ser el coste del agua entregada y la continuidad de riego.

Recuperación simple y valor actual

La recuperación simple divide inversión entre ahorro anual neto si este se supone constante. Es útil para una primera comparación, pero omite descuento, variación, degradación y momento de reposiciones. El valor actual neto, VAN, descuenta cada flujo: VAN = -I0 + suma de CFt / (1 + r)^t. El criterio requiere un tipo de descuento coherente con el análisis y con la naturaleza de los flujos.

¿Cuándo aporta valor la batería?

Una batería puede aportar desplazamiento de energía, potencia o continuidad. Cada servicio se valora por separado. Si se cargan 1.000 kWh de excedente y se recuperan 900 kWh en alterna, con compra evitada de 0,20 €/kWh y excedente renunciado de 0,06 €/kWh, el beneficio energético bruto sería 900 × 0,20 - 1.000 × 0,06 = 120 € al año. Ese importe se compara con inversión, degradación y reposición.

El respaldo puede tener un valor para el usuario que no aparece en esa cuenta. Se describe qué cargas protege y qué duración ofrece. No se suman beneficios incompatibles como si el mismo kWh estuviera disponible simultáneamente para varios usos.

Sensibilidad y ciclo de vida

Se comparan al menos una previsión baja, una central y una alta para producción, autoconsumo, valor de energía y coste. También se estudia avería o reposición de un equipo importante. La decisión debe seguir siendo comprensible si cambian las hipótesis.

El análisis ambiental puede incluir energía y emisiones del ciclo de vida, durabilidad, reparabilidad y residuos. No se utiliza un factor universal de emisiones evitadas sin indicar la electricidad o combustible desplazado y el periodo. Se planifica desmontaje y gestión de módulos, equipos y baterías a través de los canales aplicables.

Decisión. Una instalación rentable debe corresponder a una necesidad real y seguir siendo mantenible. La recuperación económica no demuestra seguridad ni capacidad de servicio.

32. Energía eólica y sistemas solares híbridos

El viento como recurso complementario

Un aerogenerador convierte energía cinética del viento en trabajo mecánico y electricidad. Puede incluir rotor, transmisión, generador, control, torre y conversión eléctrica. Algunos diseños prescinden de multiplicadora mediante accionamiento directo.

Los rotores de eje horizontal y vertical tienen comportamientos diferentes. En pequeña eólica importan recurso a la altura del rotor, turbulencia, obstáculos, ruido, permisos y acceso de mantenimiento. Una buena localización solar no asegura un buen recurso eólico. Los mapas regionales sirven como primera referencia y deben complementarse con evaluación del lugar.

Potencia y curva del aerogenerador

La potencia disponible en el flujo de viento se expresa como Pviento = 0,5 × aire × A × v³. La potencia eléctrica depende además del coeficiente aerodinámico y del rendimiento de los componentes, y se obtiene preferentemente de la curva de potencia del equipo. La potencia nominal no es la producción media.

La dependencia cúbica ayuda a entender la importancia del recurso: duplicar la velocidad multiplica por ocho la potencia del flujo en la fórmula ideal. No significa que el aerogenerador entregue ocho veces su potencia en todo rango, porque existen regulación, límites y parada. Para estimar energía se combina la distribución de velocidades con la curva de potencia y las pérdidas.

Integración con batería y fotovoltaica

Una arquitectura híbrida puede combinar recursos con perfiles distintos. Se analiza si la eólica aporta energía durante periodos de baja generación solar y si existe simultaneidad útil. Un banco común necesita reguladores compatibles, límites coordinados y protecciones específicas. Los aerogeneradores pueden requerir cargas de desvío y un sistema de frenado diseñado por el fabricante.

No se desconecta un aerogenerador como si fuera un módulo solar sin comprobar su comportamiento. La pérdida de carga puede afectar velocidad y seguridad. La torre, cimentación, puesta a tierra y protección mecánica son parte del diseño. Los equipos en cubierta requieren una evaluación rigurosa de turbulencia, vibración y estructura.

Estimar el servicio conjunto

Se utiliza una simulación temporal de ambas fuentes y de la demanda. La suma anual de energías no basta para calcular autonomía. Dos fuentes pueden producir mucho en el mismo periodo y poco durante una secuencia crítica. El objetivo es reducir energía no suministrada o combustible con una complejidad y coste justificables.

Seleccione potencia eólica por recurso, curva, límites y dinámica; una fracción de capacidad de batería no dimensiona el aerogenerador.

Regulación eólica Solener: la energía necesita un destino

El manual de diciembre de 2010 describe un regulador específico para el aerogenerador y su potencia. Cuando la batería alcanza una condición de sobrecarga, deriva energía a resistencias. Esa función permite comprender la lámina 83: almacenar energía y disiparla son operaciones diferentes, ambas relacionadas con la regulación del conjunto.

El documento distingue conexiones del generador, resistencias y batería. Subraya que las resistencias deben permanecer conectadas para que opere el sistema de seguridad y que el regulador requiere posición vertical para evacuar calor. Son requisitos de esta arquitectura concreta, no un plano universal para cualquier máquina eólica.

La pantalla ofrece corriente de entrada, potencia instantánea y máxima, energía enviada a batería, frecuencia, temperatura y tiempos de funcionamiento y ventilación. La actualización automática cada diez segundos no convierte la pantalla en un registrador de transitorios rápidos. Para investigar un pico se necesitan medidas con resolución adecuada.

El manual contempla frenado eléctrico y describe protección mecánica mediante desorientación de la cola en la máquina asociada. El proyecto verifica qué mecanismos incorpora realmente el aerogenerador, sus condiciones de actuación y cómo se mantienen. No se equipara abrir un circuito eléctrico con detener con seguridad el rotor.

Una evaluación térmica de las resistencias comienza por potencia y duración de disipación, ventilación y proximidad a materiales. Si una batería deja de aceptar carga, la producción eólica continúa dependiendo del viento. La inspección de esta rama forma parte de la disponibilidad del sistema, además de la revisión de baterías y generación.

Documentación: S09. Los valores corresponden a la versión documental identificada.

De la potencia del viento a una curva de máquina

La potencia contenida en el flujo depende del cubo de la velocidad, del área barrida y de la densidad del aire. La energía anual de una máquina depende además de su curva y de la distribución de velocidades. Introducir la velocidad media en una expresión cúbica no entrega, en general, la media de potencia. Por eso se estudian histogramas y periodos con condiciones definidas.

La transmisión puede incorporar multiplicadora o ser directa. La góndola, el generador y la orientación se diseñan para la arquitectura concreta. Los dibujos de grandes máquinas del archivo ayudan a reconocer funciones, pero sus componentes no describen obligatoriamente un pequeño aerogenerador de carga a batería. El control de giro y el destino de la energía siguen siendo tareas centrales.

Los sistemas aislados, el bombeo y la conexión a red se comparan por servicio. Una batería llena no detiene el viento; la regulación necesita una respuesta prevista. La altura del rotor y el entorno afectan al recurso y la turbulencia. La cimentación se verifica por cargas, anclajes y terreno: una regla que compare simplemente el peso del hormigón con el empuje del viento no es un cálculo estructural.

33. Un proyecto Solener de principio a fin

Convertir datos en decisiones

El proceso comienza con una necesidad: electricidad para una vivienda, agua para riego, luz para una zona o energía compartida. Se define el servicio y se recogen datos. Después se comparan arquitecturas y se descartan las que no cumplen condiciones físicas, eléctricas o administrativas. El resultado es una solución con hipótesis trazables.

La visita y la medición tienen prioridad sobre las suposiciones. Se comprueba superficie útil, sombras, acceso, estructura, cuadros eléctricos y demanda. En bombeo se mide nivel de pozo y se calcula tubería. En eólica se evalúa recurso a la altura del rotor. Si falta un dato decisivo, se obtiene antes de cerrar la selección.

Una matriz de decisiones

Revisión antes de comprar

Se verifica una cadena completa de compatibilidad: módulos con MPPT, MPPT con batería, batería con inversor, inversor con cargas y red cuando corresponda. Se comprueba el conjunto en condiciones extremas razonables. La documentación de un fabricante no se extrapola a un modelo diferente.

El presupuesto debe identificar alcance de estructura, protección, medida, legalización, ensayos y soporte. Una oferta con menos equipos puede tener una arquitectura válida o puede haber omitido funciones. La comparación se hace por servicio y alcance, evitando valorar solo €/Wp.

Una entrega que pueda mantenerse

La puesta en servicio crea un punto de referencia: producción, configuración, pruebas y documentación final. El usuario aprende a identificar alarmas, límites y comportamientos normales. Se programa el mantenimiento y se conserva acceso a datos, contraseñas de administración mediante un procedimiento seguro y contactos de servicio.

Conclusión técnica. Un proyecto está completo cuando la generación, la conversión, el almacenamiento, la protección y la demanda funcionan como un sistema comprobado. El libro proporciona el método para entender y revisar ese sistema.

Un proyecto de cooperación: electrificación de dispensarios en Gambia

No todos los proyectos parten de una red eléctrica cercana ni de un cliente que paga la instalación. En programas de cooperación, el mismo método (visita, medida, elección de arquitectura, montaje y puesta en servicio) se aplica para llevar electricidad a un dispensario rural, con las restricciones propias de la zona: transporte de materiales, disponibilidad de mano de obra local y ausencia de servicio técnico cercano una vez terminada la obra.

34. Instrumentación solar y tratamiento de medidas

Del espectro a la medida

El módulo 1 del guion desarrolla la radiación como fenómeno electromagnético. Una longitud de onda corta corresponde a una frecuencia alta: c = λ × f. La energía del fotón es E = h × f. Estas relaciones explican que un semiconductor no responda igual a todas las longitudes de onda. La potencia radiante total y la respuesta eléctrica de un módulo están relacionadas, pero no son magnitudes idénticas.

El espectro solar incluye radiación ultravioleta, visible e infrarroja. El aspecto luminoso de una fuente no demuestra que reproduzca el espectro solar de referencia. Un foco halógeno puede producir calor y una distribución espectral distinta de la luz natural. Por eso una práctica iluminada con un foco sirve para comparar comportamientos bajo ese montaje, sin certificar la potencia STC de un módulo.

Las superficies absorben, reflejan y transmiten fracciones de la radiación según material, acabado y longitud de onda. La fracción absorbida puede convertirse en calor o intervenir en conversión fotovoltaica. Los tratamientos antirreflectantes y el encapsulado afectan a la entrada de luz. La ventilación afecta a la temperatura, sin aumentar directamente el número de fotones incidentes.

Piranómetro pirheliómetro y sensor de referencia

Un piranómetro mide irradiancia sobre un plano desde el hemisferio que observa. Se utiliza para radiación global; con un sistema de sombreado apropiado puede medir componente difusa. Un pirheliómetro mide radiación directa normal y requiere apuntar al Sol. Una célula de referencia mide una respuesta fotovoltaica calibrada y se interpreta según su tecnología y condiciones. La WMO mantiene referencias y procedimientos de comparación para medidas radiométricas.

El término solarímetro se utiliza para equipos diferentes. Antes de comparar lecturas debe identificarse principio de medida, rango espectral, calibración, incertidumbre y unidad. Un instrumento económico puede ser útil para una práctica relativa y no ser suficiente para una verificación contractual. El sensor debe observar el mismo plano del módulo cuando se evalúa recurso incidente sobre este.

Registrar una campaña de medidas

El registro incluye fecha, hora y zona horaria, localización, orientación e inclinación, instrumento, número de serie, calibración, irradiancia, temperatura y estado del cielo. Se comprueba nivelación, limpieza, sombreado y sincronización. Un error de reloj puede desplazar la comparación entre radiación y potencia y aparentar un fallo del sistema.

La temperatura de aire se mide con exposición adecuada; la de módulo se obtiene mediante un método especificado y no se intercambia con la anterior. Debe evitarse que el operador proyecte sombra sobre el sensor o el módulo durante una lectura. Las medidas sucesivas tomadas con nubes móviles pueden cambiar por el cielo, incluso si solo se pretendía variar la inclinación.

Trayectoria solar y variación estacional

La declinación solar es un ángulo astronómico distinto de la declinación magnética de una brújula. La primera interviene en la posición solar; la segunda, en la orientación geográfica. La hora solar aparente tampoco coincide siempre con la hora oficial. Un programa de posición debe recibir fecha, coordenadas y referencia horaria coherentes.

Para un ejercicio simplificado en el hemisferio norte, la altura solar al mediodía solar puede estimarse como α = 90° - |φ - δ|, donde φ es latitud y δ declinación solar. Con φ = 38° y δ = -23,44°, resulta α ≈ 28,56°. No representa las alturas de todo el día: los cálculos de sombra necesitan la posición del instante elegido.

Evidencia de aprendizaje

El alumno debe entregar una curva diaria de irradiancia con unidades, una integración de energía y una comparación entre al menos dos planos de captación. Debe identificar qué cambia por geometría y qué cambia por condiciones meteorológicas. El informe distingue medidas reales de datos de ejemplo y evita corregir a STC mediante una simple regla de tres que ignore temperatura y espectro. Se relaciona con los capítulos 11, 12 y 16 y con las prácticas P1, P4 y P8 del capítulo 41.

Del instrumento a una medida que se pueda defender

En el cuaderno de campo no basta con escribir «hoy ha habido mucho sol». Conviene decidir qué magnitud se busca y qué instrumento permite obtenerla. Un sensor colocado horizontalmente mide sobre ese plano; otro sujeto al bastidor de módulos recoge las condiciones de la superficie del generador. Ambos pueden funcionar bien y entregar resultados distintos. La posición forma parte de la medida tanto como el número que aparece en la pantalla.

Imagine una campaña que pretende explicar la producción de un bombeo. La ficha debe recoger fecha, hora, ubicación del sensor, inclinación, orientación, intervalo de registro y estado de limpieza. Añada qué equipo se midió y dónde se tomó la energía eléctrica: antes del convertidor, en su salida o en el motor. Un rendimiento cambia de significado cuando se cambia su frontera. El objetivo es que una segunda persona pueda reconstruir la comparación sin preguntar qué se hizo.

Una lectura de 800 W/m² describe potencia por unidad de superficie en un instante. No afirma que durante una hora se hayan recibido 800 Wh/m². Las nubes pueden pasar y la irradiancia puede variar. La irradiación se obtiene integrando la curva con el tiempo. Al trabajar con datos discretos, la aproximación tiene que respetar las unidades: si los tiempos se expresan en horas, el resultado queda en Wh/m²; si se expresan en segundos, queda en J/m².

Caso resuelto: integrar una mañana con pocos datos

Un registro didáctico entrega 0, 300, 600, 300 y 0 W/m² a las 8, 9, 10, 11 y 12 horas. Entre muestras se supone variación lineal. La primera franja aporta (0 + 300) / 2 × 1 h = 150 Wh/m². Las siguientes aportan 450, 450 y 150 Wh/m². La suma es 1.200 Wh/m², es decir, 1,2 kWh/m². El dibujo de la curva muestra por qué sumar simplemente las cinco lecturas no produce una energía.

El cálculo no descubre lo que pasó entre las muestras. Si a las 10:30 hubo una nube breve, la aproximación puede omitirla. Reducir el intervalo mejora la descripción de algunos cambios, pero no corrige un sensor sucio, una orientación equivocada o una calibración desconocida. La frecuencia de registro y la calidad del instrumento son cuestiones diferentes.

Caso resuelto: una pérdida pequeña que cambia el diagnóstico

Se compara una lectura de 700 W/m² con otra de 680 W/m². La diferencia es 20 W/m², un 2,86 % respecto de la primera. Si para este ejercicio se admite una incertidumbre de ±3 % en cada lectura, los intervalos son 679–721 y 659,6–700,4 W/m². Se solapan. Con esos datos no se puede atribuir con seguridad toda la diferencia a suciedad. El ejemplo utiliza un margen supuesto; una medida real necesita las especificaciones y condiciones del sistema de medida.

Antes de limpiar, registre el estado inicial; después, repita con una condición de irradiancia y temperatura comparable. Si los sensores son dos unidades diferentes, examine también su diferencia de respuesta. Si utiliza la misma unidad en momentos diferentes, vigile el cambio meteorológico. La comparación más fácil de calcular puede ser la más difícil de interpretar.

Una jornada de medición completa

Prepare el registro antes de salir. Anote qué alarma o decisión justifica cada canal. La temperatura del módulo ayuda a estudiar la potencia, la irradiancia contextualiza la generación y el contador de energía resume el servicio durante un periodo. Un dato cuya utilidad no se ha definido suele acabar perdido en una hoja de cálculo.

Al regresar, conserve el archivo original y trabaje sobre una copia. Identifique valores ausentes, ceros plausibles de noche y ceros sospechosos de día. Marque los datos descartados y explique la razón; no los sustituya silenciosamente por una media. Una interrupción de comunicaciones no equivale a ausencia de radiación.

La entrega del módulo consiste en una curva con ejes y unidades, un balance de energía y una nota sobre las limitaciones. El lector debe poder distinguir lo observado de lo calculado. Ese pequeño hábito evita convertir una gráfica atractiva en una conclusión equivocada.

35. Caracterización estadística del recurso eólico

Medir velocidad dirección y variabilidad

El módulo 2 amplía la descripción del viento hasta convertirla en datos útiles para calcular energía. Se mide velocidad con anemómetro y dirección con veleta u otro sensor apropiado. La dirección meteorológica indica de dónde viene el viento: un viento del norte llega desde el norte. Se registra altura del sensor, entorno, calibración, intervalo de muestreo y porcentaje de datos válidos.

La velocidad media resume una serie, pero no conserva toda su información energética. La desviación estándar describe dispersión. Una ráfaga necesita una duración o intervalo de referencia; no puede compararse sin más con una media de diez minutos. La intensidad de turbulencia se expresa como desviación estándar de velocidad dividida por su media, para un intervalo definido. Su cálculo pierde significado práctico con medias próximas a cero.

Histograma y rosa de vientos

El histograma agrupa velocidades por intervalos y calcula frecuencia. Para estimar energía se asigna una potencia a cada intervalo a partir de la curva del equipo y se multiplica por las horas representadas. Cuanto más amplio sea el intervalo, mayor puede ser el error de representar todos sus valores mediante un solo punto.

La rosa de vientos describe direcciones mediante sectores. Una rosa de frecuencia muestra cuánto tiempo sopla desde cada sector; una rosa energética pondera el contenido de energía. El sector más frecuente no tiene por qué ser el que más energía aporta. La combinación de frecuencia, velocidad y obstáculos ayuda a seleccionar el lugar.

Por qué el promedio no basta

Considere dos horas, una a 2 m/s y otra a 8 m/s. La velocidad media es 5 m/s. La media de v³ es (8 + 512) / 2 = 260 m³/s³, mientras que el cubo de la media es 125 m³/s³. La diferencia muestra por qué introducir únicamente la velocidad media en la fórmula de potencia del viento puede dar un resultado equivocado. Además, la turbina tiene arranque, regulación y parada que requieren su curva real.

La distribución de Weibull es un modelo estadístico habitual. Su parámetro de forma y su parámetro de escala describen una distribución de velocidades, pero deben ajustarse y comprobarse. No se adopta automáticamente una distribución de Rayleigh para cualquier lugar. La frecuencia de calmas y las direcciones condicionadas por obstáculos pueden exigir un tratamiento más detallado.

Altura obstáculos y estación de referencia

La velocidad puede cambiar con la altura. Una ley potencial v2 = v1 × (z2/z1)^a es una aproximación cuyo exponente depende del entorno y de las condiciones. Con v1 = 4 m/s a 10 m y a = 0,20, a 20 m resulta aproximadamente 4,59 m/s. El número ilustra sensibilidad, no una corrección universal para duplicar altura.

Una estación cercana puede ayudar a estudiar variabilidad de largo plazo, pero puede tener exposición diferente. Se busca un periodo de solape para relacionar medidas, se examinan sectores y se documenta la incertidumbre. Un valle, una loma suave y una zona detrás de un edificio pueden tener comportamientos distintos a pocos cientos de metros. La guía de pequeña eólica resalta la evaluación del sitio y la turbulencia como aspectos relevantes.

Conversión aerodinámica

El límite de Betz, 16/27 ≈ 59,3 %, corresponde a la extracción máxima ideal de potencia de un flujo por un disco actuador bajo sus hipótesis. No es el rendimiento eléctrico de un aerogenerador. El coeficiente Cp depende de la aerodinámica y de la operación; transmisión y generador añaden pérdidas. La relación de velocidad de punta λ = ω × R / v describe la velocidad periférica frente al viento. Se distingue del ángulo de paso de la pala.

Evidencia de aprendizaje

Entregue histograma, rosa, calidad de datos y estimación de energía con curva de equipo identificada. Explique cómo cambiaría el resultado con otra altura o un obstáculo. Esta actividad complementa el capítulo 32 y las fichas originales 15 a 18 del anexo G.

Una campaña eólica que termine en una estimación de servicio

Dos lugares con la misma velocidad media pueden tener producciones distintas. Uno puede pasar muchas horas cerca de la velocidad útil de la máquina; el otro, alternar calma con episodios intensos. Para un primer estudio se necesita la distribución de velocidades, la dirección y la curva de potencia del modelo. La altura y exposición del instrumento acompañan siempre a esos datos.

No traslade una medida de un patio a la parte alta de una torre como si el cambio fuera una regla de tres. Edificios, árboles y relieve alteran el flujo. El manual de pequeña eólica del Departamento de Energía estadounidense trata la turbulencia como una condición relevante para la producción y la elección del emplazamiento. Este libro utiliza ese criterio para organizar la observación, sin asignar una pérdida universal a cualquier lugar.

Caso resuelto: convertir un histograma en energía

Suponga un año didáctico repartido en cuatro clases representativas. A 2 m/s hay 3.000 horas y la potencia supuesta es 0 kW; a 4 m/s, 3.000 horas y 0,15 kW; a 6 m/s, 2.000 horas y 0,60 kW; a 8 m/s, 760 horas y 1,20 kW. Las horas suman 8.760. La energía calculada es 0 + 450 + 1.200 + 912 = 2.562 kWh. Las potencias son inventadas para explicar el método; no describen un aerogenerador Solener concreto.

La velocidad media ponderada resulta (2 × 3.000 + 4 × 3.000 + 6 × 2.000 + 8 × 760) / 8.760 = 4,12 m/s. Buscar en una curva la potencia correspondiente a 4,12 m/s y multiplicarla por 8.760 horas produciría otro resultado. El procedimiento correcto conserva las horas en cada clase y relaciona cada una con la potencia correspondiente.

Si la máquina del ejemplo tuviera 1,5 kW nominales, su factor de capacidad bruto sería 2.562 / (1,5 × 8.760) = 0,195, aproximadamente un 19,5 %. No es un rendimiento aerodinámico. Compara la energía del periodo con la que produciría la potencia nominal mantenida durante todas sus horas.

De la energía bruta a la energía entregada

Para ilustrar las fronteras, se supone un factor agregado de disponibilidad de 0,96 y un factor de entrega eléctrica de 0,92. Aplicados de forma sucesiva, dan 2.562 × 0,96 × 0,92 = 2.262,76 kWh. El producto evita sumar porcentajes que actúan sobre cantidades diferentes. En un proyecto, cada pérdida necesita una definición y una justificación; algunas condiciones afectan a la curva de potencia y no deben contarse otra vez al final.

La disponibilidad tampoco se deduce únicamente de horas sin viento. Una parada de mantenimiento, una desconexión por control y una avería son situaciones distintas. El registro debe permitir separarlas. Si el sistema está aislado, puede haber energía que la máquina habría producido pero que no se utiliza porque la batería está llena. El servicio útil requiere considerar esa limitación.

Relacionar viento y demanda

Un sistema híbrido no mejora solo por sumar potencias nominales. Observe qué ocurre en los periodos de poca radiación, durante la noche y en las semanas de mayor demanda. La complementariedad necesita datos coincidentes en el tiempo. Una media anual de viento y otra media anual de sol no prueban que ambos recursos se compensen cuando hace falta.

En un ejercicio de aula, dibuje tres días con energía solar, energía eólica y consumo por intervalos. Señale cuándo sobra energía y cuándo falta. Si incorpora una batería, declare su estado inicial y su capacidad utilizable. Si incorpora un grupo, registre cuándo arranca y cuánto servicio aporta. El resultado deja de ser una suma de tecnologías y pasa a ser una explicación del abastecimiento.

La evidencia que entrega el alumno

Presente el histograma, la rosa de direcciones y una tabla de cálculo. Identifique el modelo de curva utilizado y su origen. Añada una página de condiciones pendientes: altura de torre, restricciones del lugar, ruido, accesos y mantenimiento. En una instalación antigua que se va a reconstruir, incluya también el estado de sus componentes y la documentación disponible. La forma de la máquina no basta para recuperar sus prestaciones originales.

36. Replanteo, montaje y ensayo de paneles

Corregir la brújula

El módulo 3 empieza por el emplazamiento. La brújula indica una dirección magnética y puede perturbarse por metales, cables o equipos próximos. Para obtener orientación geográfica se utiliza la declinación magnética del lugar y fecha. NOAA ofrece una calculadora basada en modelos del campo terrestre. La corrección debe conservar su signo y no confundirse con declinación solar.

Con declinación magnética positiva hacia el este, el rumbo verdadero se obtiene como rumbo magnético más declinación, normalizando a 0–360°. Un rumbo magnético hipotético de 178° y declinación este de 2° da 180° verdadero. En la convención solar del libro equivale a azimut 0°. La declinación de 2° es una hipótesis del ejercicio, no un dato actual de Jaén.

Dibujar y revisar la disposición

El plano de replanteo identifica dimensiones, filas, separación, obstáculos, fijaciones, recorridos y pasos de mantenimiento. Un esquema eléctrico representa conexiones; una planta representa ubicación. Las referencias de módulos y cadenas deben relacionarse entre ambos documentos. Así se identifica en el campo la cadena que aparece en una alarma.

La selección de lugar compara captación, estructura, acceso, impacto visual, protección frente a daños y mantenimiento. En un seguidor se añade el área recorrida y la distancia a obstáculos durante todo el movimiento. Se estudia también el recorrido de los cables móviles.

Dilatación fijación y corrosión

La variación de longitud se aproxima mediante ΔL = aL × L × ΔT, con coeficiente lineal aL del material. Un perfil de aluminio de 6 m, con coeficiente supuesto 23 × 10⁻⁶ /°C y salto de 60 °C, aumenta su longitud aproximadamente 8,28 mm. El sistema de fijación debe permitir el comportamiento previsto sin forzar el marco del módulo.

El contacto entre metales distintos en presencia de un electrolito puede producir corrosión galvánica. Se seleccionan combinaciones y aislamiento adecuados, se evitan bolsas de agua y se revisan daños de tratamientos durante el montaje. Pintar una unión de forma improvisada puede impedir un contacto eléctrico requerido o no resolver el problema de corrosión.

Bloqueo y derivación

Un diodo de derivación proporciona un camino alrededor de una subcadena en determinadas condiciones de sombreado o polarización. Un diodo de bloqueo limita corriente inversa en un camino. Sus funciones y conexiones son diferentes. No se añade un diodo de bloqueo a toda instalación por defecto: puede existir una función equivalente en la electrónica y el componente introduce caída de tensión y disipación.

El ensayo con polímetro en modo diodo se realiza sobre una muestra aislada y adecuada. La lectura depende del dispositivo y del instrumento. No demuestra la capacidad de soportar corriente o temperatura de servicio. Abrir una caja de conexiones de un módulo comercial puede afectar estanqueidad y garantía; para aprender se utilizan muestras o bancos previstos para enseñanza.

Ensayo eléctrico coherente

Se inspecciona integridad del módulo y se identifican sus valores de ficha. Las lecturas se asocian a irradiancia y temperatura. Voc permite verificar tensión y polaridad, pero no demuestra potencia. Para potencia se mide un punto bajo carga, o una curva mediante instrumentación adecuada. Isc requiere equipo y procedimiento que puedan soportar la corriente y abrir el circuito con seguridad.

En una práctica de baja potencia se comparan módulos idénticos conectados en serie y en paralelo. Se cambian conexiones con el circuito en la condición de seguridad prevista. En un campo real no se reproduce la práctica usando puntas de polímetro y conectores como interruptores. Se verifican límites de la entrada y protecciones antes de conectar.

Evidencia de aprendizaje

Entregue una planta, un unifilar, una corrección de rumbo, una justificación de fijación y un registro de medidas. Anote modelo, serie, instrumentos y condiciones. Compare resultados esperados y observados sin exigir que coincidan exactamente con STC. Los fundamentos se encuentran en los capítulos 12 a 15 y 20; las prácticas P2, P3, P5 y P7 permiten ejercitarlos.

Fabricación, corte láser y verificación del montaje

El corte por láser de la lámina 69 convierte una geometría definida en piezas de fabricación. La precisión útil se comprueba en la pieza obtenida: dimensiones, taladros, bordes y forma. El plano conserva referencias para que corte, plegado, soldadura y montaje compartan la misma intención de diseño.

La estructura termina funcionando como conjunto. Una pieza bien cortada no garantiza por sí sola alineación ni resistencia de las uniones. La inspección registra apoyo, geometría, calidad de unión y protección frente al ambiente. Después verifica que la posición de grapas y fijaciones responde a las instrucciones del módulo y soporte elegidos.

Antes de energizar, el montaje produce documentación legible: identificación de cadenas, esquema, protecciones, recorridos y resultados de las comprobaciones preparadas. La fotografía ayuda a comunicar el estado; la medida permite aceptar o rechazar una condición concreta. Las dos evidencias se complementan sin intercambiar sus funciones.

Leer una cubierta antes de dibujar el campo fotovoltaico

El replanteo empieza con una superficie real. Una fotografía ayuda, pero no sustituye las dimensiones, las pendientes, los accesos ni la identificación del soporte resistente. Sitúe chimeneas, equipos, bordes y zonas de paso. Después dibuje las áreas en las que un módulo podría colocarse y las que deben conservarse para otros usos. El dibujo cambia cuando se conocen las condiciones estructurales o de mantenimiento.

En los montajes Solener fotografiados, la estructura, la unión y el mecanismo de orientación forman un conjunto. Conviene leer cada fotografía con tres preguntas: qué recibe la carga, por dónde se transmite y qué elemento permite el movimiento. Una pieza fabricada por láser y una corona de seguidor pertenecen a funciones diferentes; su apariencia metálica no autoriza intercambiarlas en el relato del montaje.

Caso resuelto: contar módulos sin prometer una instalación

Considere un rectángulo didáctico de 8 × 5 m y módulos de 1,75 × 1,10 m. Sin separaciones ni restricciones, en una orientación cabrían cuatro módulos por cuatro filas: 16 unidades. Girados, cabrían siete por dos filas: 14. Es una comparación geométrica inicial. No contempla holguras, bordes, pasillos, obstáculos, anclajes ni distancias entre filas inclinadas. Por eso 16 es un límite del boceto, no el número autorizado del proyecto.

Si el módulo supuesto tiene 430 W, las 16 unidades suman 6,88 kWp. Esa cifra es potencia nominal de referencia; no representa la potencia constante que entregará el tejado. Para describir el servicio faltan orientación, sombras, temperatura, conversión y demanda. La ficha comercial y el plano de cubierta responden a preguntas complementarias.

Caso resuelto: comprobar una cadena con frío

Para un módulo inventado se adopta Voc a 25 °C de 49,5 V y un coeficiente de Voc de −0,28 %/°C. Con una temperatura de célula supuesta de −10 °C, el salto es −35 °C. La corrección lineal da 49,5 × [1 + (−0,0028) × (−35)] = 54,351 V. Diez módulos en serie darían 543,51 V en esa condición del ejemplo. La comparación se hace con el límite real del equipo y con el criterio de diseño aplicable; no basta con el Voc de referencia.

La comprobación de tensión mínima de trabajo exige otros datos. No se puede reutilizar sin más el coeficiente de Voc para calcular Vmpp. Tampoco una temperatura ambiente es siempre la temperatura de célula durante el funcionamiento. La ficha de cada módulo debe proporcionar los parámetros pertinentes y el proyecto debe justificar las temperaturas adoptadas.

Un plano que permita montar y revisar

Numere módulos, cadenas y entradas. Dibuje el recorrido de cables y el lugar de los equipos. Mantenga la correspondencia entre la etiqueta física y el plano final. Una cadena denominada S2 en el cuadro debe poder identificarse en el generador sin seguir cada cable a mano. Esa trazabilidad simplifica la prueba y la reparación posterior.

En el detalle de soporte, indique la referencia de la pieza y las condiciones que gobiernan su uso. Los pares de apriete, zonas de fijación y separaciones se obtienen de la documentación aplicable al conjunto. El libro no convierte una fotografía antigua en una instrucción de montaje para un módulo moderno. Las dimensiones y cargas cambian incluso cuando los equipos parecen similares.

Preparar la aceptación del trabajo

El parte de montaje conserva las referencias de equipos, las incidencias y los cambios sobre el plano. Las mediciones se ejecutan con un procedimiento definido y equipos adecuados. Distinga comprobaciones visuales, verificaciones eléctricas y pruebas de funcionamiento. Un generador que produce energía todavía puede tener una identificación confusa, una fijación incompleta o una incompatibilidad que no se manifiesta ese día.

La actividad concluye con un plano anotado, una lista de cuestiones resueltas y otra de cuestiones pendientes. El mejor resultado de un primer replanteo puede ser detectar que todavía falta información. Ese resultado vale más que cerrar prematuramente una distribución que después no se pueda construir.